thuyết minh tính toán thiết kế đồ án thiết kế máy

Bảng thông số kỹ thuật hệ thống truyền động...0o0 2III.. Xác định các thông số xích, bộ truyền xích...0o0 3- Tính chọn số răng đĩa xích- Xác định bước xích- Tính khoảng cách trục và số m

Bảng thông số kỹ thuật bộ truyền bánh răng

Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị

Công suất trục dẫn P I 6,5718 KW

Tốc độ quay trục dẫn n I 971 vòng/phút

Mô men xoắn trên trục dẫn T I 64635 N.mm

Tỉ số truyền thực tế u brtt 4

Thời gian làm việc L H 180o0 0o0 0o0 Giờ

Chiều dài côn ngoài Re 148,4 mm

Mô đun vòng ngoài m te 3 mm

Chiều rộng vành răng b 37,1 mm

Số răng bánh dẫn z 1 24 răng

Số răng bánh bị dẫn z 2 96 răng Đường kính vòng chia bánh dẫn d e 1 72 mm Đường kính vòng chia bánh bị dẫn d e 2 288 mm Đường kính đỉnh răng ngoài bánh dẫn d a 1 77,8 mm Đường kính đỉnh răng ngoài bánh bị dẫn d a 2 289,5 mm

Lực tác dụng khi ăn khớp

Tính chọn nối trục

Thông số đầu vào

- Moment xoắn danh nghĩa cần truyền, T T  I 64635N.mm

- Loại máy công tác, thùng trộn

Chọn nối trục

N.mm 2 k , hệ số an toàn làm việc phụ thuộc vào máy công tác tra bảng 9.1 [4]

- Đường kính trục sơ bộ tại vị trí lắp nối trục, d 3 T t / 0,2  [ ]  3 129270/ 0,2. 1535,1 mm [ ] 15 30 15    MPa, ứng suất trượt cho phép chọn theo vật liệu làm trục

Chọn đường kính trục theo tiêu chuẩn, d36mm

- Chọn các thông số kích thướt của nối trục vòng đàn hồi (mm) theo bảng 9.10o0 a [4]

- Chọn các thông số kích thướt của vòng đàn hồi (mm) theo bảng 9.10o0 b [4]

Tính kiểm nghiệm bền

- Kiểm nghiệm bền dập vòng đàn hồi, 3

MPa, ứng suất dập của vòng cao su

Kiểm tra điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi,  d 1,832 [ ] d 2

- Kiểm nghiệm bền uốn chốt,

MPa, ứng suất cho phép của chốt

Kiểm tra điều kiện sức bền của chốt,  u 4,307[] u 60

MPa  thoả V.4 Tính lực tác dụng lên trục

- Lực nối trục (hướng kính)

D D  mm, đường kính qua tâm chốt trục đàn hồi

VI Tính toán thiết kế trục, chọn then

Thông số đầu vào

- Lực tác dụng lên trục từ bộ truyền xích, F rx 3007,3N

- Góc nghiêng bộ truyền xích, 30 o

- Lực vòng bộ truyền bánh răng,F t 2051,9

- Lực hướng tâm bộ truyền bánh răng,F r 724,5N

- Lực dọc trục bộ truyền bánh răng,F a 181,1

- Đường kính trung bình bánh dẫn,d m 1 63mm

- Đường kính trung bình bánh bị dẫn,d m 2 252mm

Chọn vật liệu

Vật liệu Nhiệt luyện Độ cứng

Giới hạn bền σ b (Mpa) Giới hạn chảy σ ch (Mpa)

Tính toán thiết kế trục theo điều kiện bền, chọn then

- Lực tác dụng từ các bộ truyền

Lực vòng từ bộ truyền bánh răng,F t 1 F t 2 2051,9

N Lực hướng tâm từ bộ truyền bánh răng,F r 1 F a 2 724,5N

Lực dọc trục từ bộ truyền bánh răng,F a 1 F r 2 181,1

N Lực tác dụng do lực căng xích tạo thành,F rx 3007,3N

Lực nối trục (hướng kính), F rnt 861,8N

Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên trục từ các bộ truyền

- Tính sơ bộ đường kính trục từ điều kiện bền cắt (chỉ xét tải trọng moment xoắn) Đường kính trục đầu vào hộp giảm tốc, d sb 1 3 T I / 0,2[ 1]  3 64635/ 0,2.15 27,8 mm

    MPa, ứng suất trượt cho phép trên trục I

 Chọnd sb 1 30 mm Đường kính trục đầu ra hộp giảm tốc, d sb 2 3 T II / 0,2[ 2]  3 243157 / 0,2.30  34,3 mm

    MPa, ứng suất trượt cho phép trên trục II

- Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt tải

Chọn chiều rộng ổ lăn theo bảng 10o0 2 [2]

Chiều rộng ổ lăn trục vào, b o 1 19 mm

Chiều rộng ổ lăn trục ra, b o 2 21 mm

Chiều dài mayơ đĩa xích, l m  1,2 1,5  d theo công thức 10o0 10o0 [2] Đĩa xích nhỏ, l m 121,2 1,5  d sb 11,2 1,5 .30 36 45  mm  Chọnl m 12 45mm Đĩa xích lớn, l m 2 21,2 1,5  d sb 21,2 1,5 35  42 52, 5 mm  Chọnl m 22 45mm

Chiều dài mayơ bánh răng côn, l m  1,2 1,4  d theo công thức 10o0 12[2]

Bánh nhỏ, l m 131,2 1,4  d sb 11,2 1,4 .30 36 42  mm  Chọnl m 23 49 mm

Bánh lớn, l m 231,2 1,4  d sb 21,2 1,4 .35 42 49  mm Chọnl m 23 60 mm

Chiều dài mayơ nửa nối trục vòng đàn hồi, l mkn 1,2 2,5  d theo công thức 10o0 13 [2]

1,2 2,5 sb 1 1,2 2,5 03 36 75 l mkn   d     mm Chọnl mkn 45mm Chọn trị số các khoảng cách theo bảng 10o0 3 [2]

1 8 15 10 k    mm, khoảng cách từ mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay

2 5 15 10 k    mm, khảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp

3 10 20 10 k    mm, khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ

15 20 15 h n    mm, chiều cao nắp ổ và đầu bulong

- Xác định chiều dài các đoạn trục

Trong đó l ki , khoảng cách từ gối đỡ 0o0 đến tiết diện thứ I trên trục thứ k l mki , chiều dài mayơ của chi tiết quay thứ I trên trục thứ k l cki

, khoảng chia trên trục thứ k tính từ chi tiết thứ i ngoài hộp giảm tốc đến gối đỡ b ki , chiều rộng vành bánh răng thứ I trên trục thứ k Trục I (trục bánh răng dẫn)

l 13 75 10 10 42   0,519 37,1.cos14,0 4 o 128,5 mmTrục II (trục bánh răng bị dẫn)

- Xác định ngoại lực từ bộ truyền tác dụng lên trục

Moment uốn doF a 1 gây ra, M a 1 F d a 1 m 1 /2181,1.63 /2 5706 

Moment xoắn doF t 1 gây ra, T I  F d t 1 m 1 /22051,9.63 /2 64635 

N.mm Xét mặt phẳng (yOz)

Moment uốn doF a 2 gây ra, M a 2 F d a 2 m 2 /2724,252 /2 91291 

Moment xoắn doF t 2 gây ra, T II  F d t 2 m 2 /22051,9.252 /2 258540 

N.mm Xét mặt phẳng (yOz)

- Xác định nội lực phát sinh trong trục

Biểu đồ nội lực trục I

Biểu đồ nội lực trục II

- Xác định đường kính các đoạn trục theo công thức,d 3 M td / 0 1[ ]  ,  

, momet tương đương tại các tiết diện

Tiết diệ n Ứng suất cho phép (MPa)

Chọn đường kính trục theo tiêu chuẩn (mm) A

- Chọn kích thướt tiết diện then theo đường kính trục

Chọn then bằng cho các tiết diện lắp then

Chọn chiều dài then tại các tiết diện lắp chi tiết quay, l t  0,8 0,9  l m

Trục Tiết diện Chi tiết quay Chiều dài mayơ lm (mm)

Chiều dài then lt (mm)

II B’ Bánh răng bị dẫn 49 40o0

Bảng chọn các kích thướt tiết diện then (mm) theo bảng 9.1a [2]

Vị trí Đường kính trục d

Bề rộng then b Chiều cao then h

Bán kính góc lượn nhỏ nhất rmin

Bán kính góc lượn lớn nhất rmax

II BR bị dẫn 48 14 9 5,5 3,8 0o0 ,25 0o0 ,4 40o0 Đĩa xích 34 10o0 8 5 3,3 0o0 ,25 0o0 ,4 36

VI.4.Tính kiểm nghiệm bền

- Kiểm nghiệm trục – bền mỏi

Kiểm nghiệm trục về bền mỏi theo công thứcs j  s s  j  j  / s  2 j s  2 j [s ]

[s] 2,5 3 3   MPa, hệ số an toàn cho phép [2]

, hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp tại tiết diện j theo công thức (10o0 20o0 ) [2]

, hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp tại tiết diện j theo công thức (10o0 21) [2]

MPa, giới hạn mỏi uốn ứng với chu kì đối xứng đối với thép cacbon

       MPa, giới hạn mỏi xoắn ứng với chu kì đối xứng đối với thép cacbon

, biên độ của ứng suất pháp tại tiết diện j đối với trục quay có ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng (10o0 22) [2]

MPa, trị số trung bình của ứng suất pháp tại tiết diện j đối với trục quay có ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng (10o0 22) [2]

, biên độ và trị số trung bình của ứng suất tiếp tại tiết diện j khi trục quay 1 chiều và ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động (10o0 23) [2]

, moment cản uốn tại tiết diện j của trục có tiết diện tròn 10o0 6 [2]

W d  bt d  t  d , moment cản uốn tại tiết diện j của trục có 1 rãnh then 10o0 6 [2]

, moment cản xoắn tại tiết diện j cho trục có tiết diện tròn 10o0 6 [2]

W  d  bt d t  d , moment cản xoắn tại tiết diện j cho trục có 1 rãnh then10o0 6 [2]

, hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đếm độ bền mỏi tra bảng 10o0 7 [2]

, hệ số xác định theo công thức (10o0 25) [2]

, hệ số xác định theo công thức (10o0 26) [2] x 1,06

K  , hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt (chọn phương pháp gia công tiện, độ nhẵn bề mặtR a 2,5 6,3 và có  b 600

, hệ số tăng bền bề mặt trục (chọn phương pháp phun bi cho trục nhẵn với   b 600

  , hệ số kích thướt kể đến ảnh hưởng của kích thướt tiết diện trục đến giới hạn mỏi

, hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn cho trục có rãnh then (cắt bằng dao phay ngón) 10o0 12 [2]

, hệ số tập trung ứng suất thực tế khi xoắn cho trục có rãnh then (cắt bằng dao phay ngón) 10o0 12 [2]

Bảng tính trị số moment cản uốn, Wj (mm 3 ) và moment cản xoắn, Wpj (mm 3 ) đối với trục có 1 rãnh then

Trục Tiết diện Đường kính trục (mm) b×h (mm) t1

Bảng tính trị số moment cản uốn, Wj (mm 3 ) và moment cản xoắn, Wpj (mm 3 ) đối với trục tiết diện tròn

Trục Tiết diện Đường kính trục

Bảng số liệu biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại các tiết diện

Biên độ của ứng suất pháp aj M W j / j

Trị số trung bình ứng suất pháp mj 0

Biên độ và trị số trung bình ứng suất tiếp

Bảng chọn trị số của hệ số kích thướt  &  cho rãnh then

Trục Vật liệu trục Tiết Diện Đường kính trục 𝛆𝛔 𝛆𝛕

Bảng kết quả tính toán hệ số an toàn đối với tiết diện 2 trục

Tỉ số Kσ/εσ do Tỉ số Kτ/ετ do

Kσd Kτd Sσ Sτ S rãnh then lắp căng rãnh then lắp căng

Tất cả hệ số an toàn để thoả mản điều kiện bền mỏis j [s]=2,5 3=3

 Không cần kiểm tra độ cứng của trục

- Kiểm nghiệm trục – bền tĩnh

Kiểm nghiệm trục về bền tĩnh theo công thức

  MPa, giới hạn chảy của vật liệu làm trục

, moment uốn lớn nhất tại tiết diện nguy hiểm lúc quá tải

, moment xoắn lớn nhất tại tiết diện nguy hiểm lúc quá tải Bảng kết quả tính toán

Trục Tiết diện nguy hiểm Đường kính (mm)

Các tiết diện nguy hiểm đều thoả mãn điều kiện bền tĩnh td [ ] 272 

- Kiểm nghiệm then – bền dập

Kiểm nghiện then bền dập theo công thức d 2 /T dl h t t   1 [ ] d 9.1 [2]

T (N.mm), moment xoắn trên trục d (mm), đường kính trục lt, b, h, t1 (mm), các kích thướt của then bằng tra bảng 9.1 [2]

MPa, ứng suất dập cho phép (trường hợp lắp cố định, vật liệu thép C45, tải trọng tĩnh) 9.5 [2]

Bảng kết quả tính toán kiểm nghiệm then bền dập cho tiết diện 2 trục

Trục Tiết diện d (mm) lt b×h t1 T (N.mm) σd (MPa)

Các tiết diện chứa then đều thoả mãn điều kiện bền dập d [ ]0 d

1 Trục I

Thông số đầu vào

Gối đỡ Tốc độ quay n (vòng/phút)

LH (giờ) Đường kính ngõng trục d (mm) Phản lực (N)

Chọn ổ lăn

Chọn kích thướt ổ lăn theo trang 826 [5]

Ký hiệu Đường kính trong d (mm) Đường kính ngoài

- Tính kiểm nghiệm tải trọng động

Tải trọng hướng tâm tại các gối đỡ,

F  R R Ổ đũa côn Phản lực (N) Tải trọng hướng tâm Fr (N)

Tải trọng dọc trục tại các ổ đũa côn ứng với kiểu lắp mặt đối mặt

Tải trọng dọc trục tại gối đỡ C, F a C  0,5 F r C  / Y C 0,5.4330,3 /1,6 1353,2 

Tải trọng dọc trục tại gối đỡ B, F a B F aC  K a 1353,2 250 1103,2 

N Tải trọng động tương đương đối với ổ đũa côn 1 dãy lắp đối xứng

Bảng tính tải trọng động tương đương tại các ổ đũa côn Ổ đũa côn Fr (N) Fa (N) Fa/Fr e Y Trường hợp P (N)

Bảng tính tuổi thọ định danh cơ bản theo tiêu chuẩn ISO 281 (triệu vòng quay), L 10 C P/  p

Tải trọng động tương đương

Tải trọng động định danh cơ bản

Số mũ công thức tính tuổi thọ p

Tuổi thọ định danh cơ bản

Bảng tính tuổi thọ định danh cơ bản theo tiêu chuẩn ISO 281 (giờ), L 10 h   L 10 10 / 60 6   n 

Vị trí Tuổi thọ định danh cơ bản

Tốc độ quay trục I n (vòng/phút)

Tuổi thọ định danh cơ bản

Tất cả ổ lăn trục I đều thoả mãn điều kiện, L 10 h L H 18000giờ

Thông số đầu vào

Gối đỡ Tốc độ quay n (vòng/phút)

LH (giờ) Đường kính ngõng trục d (mm) Phản lực (N)

Chọn ổ lăn

Chọn kích thướt ổ lăn theo trang 826 [5]

Ký hiệu Đường kính trong d (mm) Đường kính ngoài

- Tính kiểm nghiệm tải trọng động

Tải trọng hướng tâm tại các gối đỡ,

F  R R Ổ đũa côn Phản lực (N) Tải trọng hướng tâm Fr (N)

Tải trọng dọc trục tại các ổ đũa côn ứng với kiểu lắp mặt đối mặt

Tải trọng dọc trục tạiC’, F aC '0,5F rC ' /Y C '0,5.3192,1 /1,7 938,8 

Tải trọng dọc trục tạ A’, F aA ' F a C ' K a 938,8 350 588,8  N

N Tải trọng động tương đương đối với ổ đũa côn 1 dãy lắp đối xứng

Bảng tính tải trọng động tương đương tại các ổ đũa côn Ổ đũa côn Fr (N) Fa (N) Fa/Fr e Y Trường hợp P (N)

Bảng tính tuổi thọ định danh cơ bản theo tiêu chuẩn ISO 281 (triệu vòng quay), L 10 C P/  p

Tải trọng động tương đương

Tải trọng động định danh cơ bản

Số mũ công thức tính tuổi thọ p

Tuổi thọ định danh cơ bản

Bảng tính tuổi thọ định danh cơ bản theo tiêu chuẩn ISO 281 (giờ), L 10 h  L 10.10 / 60 6   n 

Vị trí Tuổi thọ định danh cơ bản

Tốc độ quay trục II n (vòng/phút)

T uổi thọ định danh cơ bản

Tất cả ổ lăn trục I đều thoả mãn điều kiện, L 10 h L H 18000 giờ

VIII Tính toán vỏ hộp, các chi tiết phụ

Re 148,4 a  mm, khoảng cách tâm

Chiều cao, h58  Chọnh40mm Độ dốc khoảng 2 o

Bulông ghép bích và nắp thân, d 30,8 0,9  d 20,9.d 20,9.12 10,8

Vít ghép nắp cửa thăm, d 50,5 0,6  d 20,6d 20,6.12 7,2

- Mặt bích ghép nắp và thân

Chiều dài bích thân hộp, S 31,4 1,8  d 31,4 1,8 12 22   mm

Chiều dài bích nắp hộp, S 40,9 1  S 30,9 1 22 22   mm

Bề rộng bích nắp và thân, K 3K 23 5  K 25 40 5 35   mm

- Kích thướt gối trục Đường kính ngoài và tâm lỗ vít tra bảng 18-2 [3]

Chi tiết lắp Đường kính lỗ lắp Đường kính vít ghép nắp ổ Đường kính tâm lỗ vít Đường kính ngoài

Bề rộng mặt ghép bulông cạnh ổK 2E 2R 23 5  E 2R 2 5 19 16 5 40   mm

E  d    ChọnE 2 19mm Điều kiệnk1,2d 2 1,2.12 14,4 mm

Chiều cao h xác định theo kết cấu, phụ thuộc tâm lỗ bulông và kích thướt mặt tựa

Khi không có phần lồi, S 11,3 1,5  d 11,3 1,5 16 27   mm

Khi có phần lồi,D d (mm), xác định theo đường kính dao khoét

Bề rộng mặt đế hộp,K 1 3d 1 3.18 54 mm q K 1 254 2.8 70   Chọnq90mm

- Khe hở giữa các chi tiết

Giữa bánh răng với thành hộp,    1 1,2     1,2   1,2.8 9,6   Chọn   18 mm

Giữa bánh răng lớn với đáy hộp,  1 3 5  4. 4.8 32

 Chọn  1 39,25mm Giữa mặt bên các bánh răng với nhau,    8  Chọn 10mm

- Số lượng bu lông nền, Z L B  / 200 300 6 con

L (mm) và B (mm), lần lượt là chiều dài và chiều rộng hộp

2 Que thăm dầu

- Que thăm dầu dùng để kiểm tra chiều cao mức dầu trong hộp giảm tốc

- Nút tháo dầu dùng để thay dầu cũ bị bẩn trong hộp giảm tốc sau một thời gian sử dụng

- Nút tháo dầu được lắp dưới đáy hộp

- Bảng kích thướt kết cấu của nút tháo dầu trụ theo bảng 18-7 [3] d b m f L c q D S Do

- Bu lông vòng dùng để nâng hoặc vận chuyển hộp giảm tốc khi gia công hoặc lắp ghép

- Chọn các thông số bu lông vòng (mm) theo bảng 18-3a [3]