Đô Án Môn Học Thiết Kế Trạm Dẫn Động Xích Tải.pdf

- Theo công thức: : Hệ số phân bố tải trọng không đều theo chiều dài răng.Trong đó: Hệ số biến dạng của trục vít.. Kiểm nghiệm răng bánh vít về quá tải Trong quá trình làm việc nhất là

TRƯỜNG Đ I H C GIAO THÔNG V N T I ĐÔỒ ÁN MÔN H CẠỌẬẢỌ KHOA C KHÍƠ CHI TIẾẾT MÁY

ĐẾỀ SỐẾ IVTHIẾẾT KẾẾ TR M DẪẪN Đ NG XÍCH T IẠỘẢ

H tên sinh viên: Vũ Minh Thành L p: TDHTK1ọớ

S ĐỐỀ HƠƯỚNG DẪẪN

PHẪỀN I: TÍNH TOÁN Đ NG H C H DẪẪN Đ NG C KHÍỘỌỆỘƠ1.Công suấất b ph n công tácộậ

T công th c 2.11 trang 20 [I] ta có:ừứCông suấất tr c tang quay :ụ

T i tr ng thay đ i theo chu kì nên ta xác đ nh công suấất tnh ảọổịtoán bằằng công th c sau:ứ

Vì giá tr Mmax ch tôằn t i trong m t kho ng th i gian rấất ngằấn: ịỉạộảờ3 giấy nên ta b qua giá tr này khi công suấất tnh toán D a vào ỏịựhình veẽ ta tnh được Pt:

Tra b ng 2.3 trang 19 [I] ta có:ả

Hi u suấất chung c a h thôấngệủệ :

Công suấất cấằn thiêất trên tr c đ ng c đi n đụộơ ệược xác đ nh theo ịcông th c 2.8 trang 19 [I]ứ :

Vì Pct là công suấất cấằn thiêất trên tr c đ ng c Điêằu ki n đ ụộơệểch n đ ng c seẽ là : ọộơ

2.Sôấ vòng quay tr c công tácụ

(vg/ph)

Nh v y ta ph i ch n đ ng c có công suấất đ nh m c ≥ 3,6 (kW)ư ậảọộơịứNêấu ch n đ ng c có sôấ vòng quay quá l n thì t sôấ truyêằn đ ngọộơớỉộchung tằng, dấẽn đêấn vi c tằng khuôn kh , kích thệổước c a máy ủvà giá thành c a thiêất b , vì v y ta ch n đ ng c sao cho h p lí ủịậọộơợnhấất.

Đ ng c độơ ược ch n cấằn th a mãn điêằu ki nọỏệ :

Theo b ng P1.3 trang 236 - [I]ả

Ch n: đ ng c lo i 4A ki u: ọộơ ạể 4A100L4Y3Công suấất: = 4 (kw)

Sôấ vòng quay = 1420 (vòng/phút)

Momen : Hi u suấất : ệKi m tra th a mãn điêằu ki n m máy: ểỏệở

3 Phấn phôấi t sôấ truyềềnỉ

- Tính chính xác t sôấ truyêằn:ỉ

Vì là h p gi m tôấc 2 cấấp tr c vít, kêất cấấu chung c a h p seẽ h p líộảụủộợnêấu kho ng cách tr c cấấp ch m bằằng kho ng hai lấằn kho ngảụậảảcách tr c cấấp nhanh Muôấn v y cấằn ch n t sôấ truyêằn cấấp nhanhụậọỉnh h n m t ít so v i cấấp ch m, t c là:ỏ ơộớậứ

Ta ch n t sôấ truyêằn c a tr c cấấp nhanh :ọỉủụ

T sôấ truyêằn c a tr c cấấp ch m :ỉủụậ

Ki m tra sai sôấ: ể

Xác đ nh công suấất ,momen và sôấ vòng quay trên các tr c :ịụ• Công suấất:

• Sôấ vòng quay các tr c công tác:ụ

(vg/ph)(vg/ph)4,2(vg/ph)

• Momen quay các tr c công tác:ụ

• B ng đ c tnh kyẽ thu t:ả ặ ậTr cụ

-Tính thiêất kêấ, tnh ki m nghi mể ệ-Quyêất đ nh lấằn cuôấi các kích thị ước và thông sôấ b truyêằnộ

-Ki m nghi m vêằ nhi tể ệ ệ

I Tính toán b truyềền cấấp nhanh.ộ1 Tính v n tôấc s bậơ ộ

(m/s)

Vậy v < 5 m/s có thể chọn vật liệu trục vít bằng thép 45 tôi bề mặtt đạt độ rắn 4550 HRC, ren thân khai, sai khi cắt ren được mài Vật liệu bánh vít là đồng thanh nhôm sắt niken ЬpЖH 10-4-4 đúc ly tâm có σ = 600 MPa, σ = 200 MPa ( Bảng 7.1)bch

2 Tính ng suấất cho phépứ• ng suấất tềấp xúc cho phép []Ứ

Theo bảng 7.2/148 [I] với bánh vít làm bằng đồng thanh nhôm sắt niken ЬpЖH 10-4-4 ta có:

• ng suấất uôấn cho phép []Ứ

B truyêằn làm vi c m t chiêằuộ ệ ộ0,25 + 0,08 = 0,25.600 + 0,08.200 = 166 (MPa)H sôấ tu i thệ ổ ọ :

trong đó:

V i là sôấ vòng quay trong m t phút và momen xoằấn trên bánh vít ớ ộ chêấ đ th i,

ở ộ ứ là sôấ gi làm vi c chêấ đ th i, là momen xoằấn ờ ệ ở ộ ứl n nhấất trong các tr sôấ ớ ị

Thay sôấ vào, ta có:

Vậy ứng suất uốn cho phép :

(Mpa)

• Ứng suất cho phép khi quá tải

Bánh vít đồng thanh không thiếc:

3 Tính thiềất kềấ

Xác đ nh ị

Trong đó: : Số răng bánh vít Xác định theo:

với (răng)=> Lấy (răng).q: Hệ số đường kính trục vít

q = 0,25.=0,25.36=9 theo bảng 7.3 ta chọn q = 10: Mô men xoắn trên trục bánh vít

: Hệ số tải trọng Chọn sơ bộ

- Thay vào công thức:

-Lấấy Mođum dọc trục vít

- Ta có:

Theo tiêu chuẩn bảng 7.3 chọn

Tính chính xác khoảng cách trục :

aw = 0,5.m.(q + Z ) = 0,5.5.(10 +36) =115 mm2Ta lấy a = 115 mm w

 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

: Hệ số tải trọng - Theo công thức:

: Hệ số phân bố tải trọng không đều theo chiều dài răng.Trong đó: Hệ số biến dạng của trục vít Tra bảng 7.5 =>

Mômen xoắn trung bình trên trục bánh vít.Mô men xoắn lớn nhất trong các

Gọi

: Hệ số tải trọng động.Với tra bảng 7.6 chọn cấp chính xác 8, từ đó tra bảng 7.7 =>



Thay vào công thức:

Thỏa mãn:

 Bộ truyền thỏa mãn điều kiện độ bền tiếp xúc

+ Kiểm nghiệm độ bền uốn

: Hệ số tải trọng : Chiều rộng vành răng bánh vít Khi => Mà :

=> Lấy mm

: Mô đun pháp của răng bánh vít.: Hệ số dạng răng

Chọn Tra bảng 7.8 =>

Chọn - Thay vào công thức:Thỏa mãn:

 Bộ truyền thỏa mãn điều kiện độ bền uốn

Kiểm nghiệm răng bánh vít về quá tải

Trong quá trình làm việc ( nhất là khi khởi động máy) , răng bánh vít có thể bị quá tải đột ngột Để tránh dính răng hay biến dạng dư thì khôngHđược vượt quá giá trị cho phép :

Hmax = [H H]max

Với [H]max = 2.ch = 2.200 =400 MPa

- :Hệ số quá tải :

= = = 1,5Hmax = H = =300 (MPa) [H]max Với [H]max = 400 (MPa)

Để tránh gãy răng hoặc biến dạng dư, ứng suất uốn cực đại Fmax không vượt quá 1 giá trị cho phép :

Fmax = F K = 1,5=40,38 (MPa) < [qt F]max = 160 MPa=> Thỏa mãn về quá tải trên răng bánh vít

Các thông số cơ bản của bộ truyền

Khoảng cách trục a = 115wHệ số đường kính q = 10

Tỉ số truyền u = 17,451Số ren trục vít, răng bánh vít z = 2; z = 3612Hệ số dịch chỉnh bánh vít x = 0 (mm)

Chiều dài phần cắt ren trụcvít(bang 7.10) b =(11+0,06.Z ).m=(11+0,06.36).5=65,81 2Chiều rộng vành răng bánh vít b2 = 40 (mm)

Đường kính vòng chia d = q.m = 50(mm)1

d2 = m.z = 180 (mm)2

Đường kính vòng đỉnh d = d + 2.m = 60 mma11

da2 = m.(z + 2 + 2x) = 190 (mm)2 Đường kính vòng đáy d = m.(q - 2,4) = 38(mm) f1

df2 = m.(z -2,4 + 2.x) = 168(mm)2 Đường kính ngoài bánh vít d d +1,5.m = 197,5 (mm)aM2a2

lấy daM2 =197 (mm)

Tính nhiệt của truyền động trục vít

- Với trường hợp không làm nguội nhân tạo mà để nhiệt lượng tỏa đi qua vách hộp giảm tốc, nhiệt độ t của dầu trong hộp giảm tốc phải dthỏa mãn điều kiện:

: Hệ số kể đến sự giảm nhiệt sinh ra trong một đơn vị thời gian do làm việc ngắt quãng hoặc do tải trọng làm việc giảm so với tải trọng danh nghĩa

Với: Công suất và thời gian chịu tải ở chế độ thứ i của chu kỳ

Công suất trên trục vít.Thời gian của một chu kỳ tải trọng.: Hệ số kể đến sự thoát nhiệt qua đáy hộp Lấy : Nhiệt độ cao nhất cho phép của dầu Lấy [t ] = 130 d o: Nhiệt độ môi trường Lấy t = 25 o o

: Hệ số tỏa nhiệt của bề mặt được quạt Lấy

: Hiệu suất bộ truyền

Với: Góc ma sát Tra bảng 7.4 => A: Diện tích bề mặt thoát nhiệt của hộp giảm tốc ()

diện tích bề mặt hộp giảm tốc với là khoảng cách trục

A=0,25+0,025=0,29 (m)- Thay vào công thức:

Thỏa mãn:

II Thiết kế bộ truyền trục vít cấp chậma Chọn vật liệu:

- Khi tiến hành thiết kế, chọn vật liệu là bước đầu tiên, nhưng để chọn

được đúng cần phải biết vận tốc trượt Vì vậy phải dựa vào công thứcgần đúng sau đây để xác định vận tốc trượt:

Vs = 4,5.10-5 n 2 Vs = 4,5.10-5 81,4.= 0,64(m/s)Vậy v < 2 m/s có thể chọn vật liệu trục vít bằng thép CT6 độ rắn t 4550 HRC, ren thân khai, sai khi cắt ren được mài Vật liệu bánh vít là gang xám mềm CЧ 12-28 đúc bằng khuôn cát có σ =120 bMPa, σ = σ = 280 MPa ( Bảng 7.1)chbu

b Ứng suất cho phép

 Ứng suất tiếp xúc cho phép [σ ] H

- Theo bảng 7.2, ta có

 Ứng suất uốn cho phép [σ ]F

- Ta có: Đối với bánh vít bằng gang :

Trong đó σ là giới hạn bền uốn của gangbuKFL: Hệ số tuổi thọ, ta có:

với => Lấy (răng).q: Hệ số đường kính trục vít q = 0,25.=0,25.38=9,5 theo bảng 4.3 ta chọn q= 10

: Mô men xoắn trên trục bánh vít.: Hệ số tải trọng Chọn sơ bộ

- Thay vào công thức:

Lấy:  Mođum dọc trục vít

- Ta có:

Theo tiêu chuẩn bảng 7.3 chọn Do đó khoảng cách trục : a = 0,5.m.(q + Z ) = 0,5.16.(10+38) =384 mmw2 Ta lấy a = 384 mmw

- Hệ số dịch chỉnh:

 Thoả mãn điều kiện -0,7 < x < 0,7 tránh cắt chân răng và nhọn răng bánh vít

d Kiểm nghiệm răng bánh vít

 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

: Hệ số tải trọng - Theo công thức:

: Hệ số phân bố tải trọng không đều theo chiều dài răng.Trong đó: Hệ số biến dạng của trục vít Tra bảng 7.5 =>

Mômen xoắn trung bình trên trục bánh vít.Mô men xoắn lớn nhất trong các

: Hệ số tải trọng động.- Tính lại vận tốc trượt:

Trong đó: : Đường kính vòng lăn trục vít

: Góc vít

Với tra bảng 7.6 chọn cấp chính xác 9, từ đó tra bảng 7.7 =>

- Thay vào công thức (4.18):Thỏa mãn:

 Bộ truyền thỏa mãn điều kiện độ bền tiếp xúc

 Kiểm nghiệm độ bền uốn

: Hệ số tải trọng : Chiều rộng vành răng bánh vít Khi =>

mà =>.: Mô đun pháp của răng bánh vít.: Hệ số dạng răng

Chọn Tra bảng 7.8 =>

- Thay vào công thức:Thỏa mãn:

 Bộ truyền thỏa mãn điều kiện độ bền uốn

 Kiểm nghiệm răng bánh vít về quá tải

Trong quá trình làm việc ( nhất là khi khởi động máy) , răng bánh vít có thể bị quá tải đột ngột Để tránh dính răng hay biến dạng dư thì khôngHđược vượt quá giá trị cho phép :

Hmax = [H H]max

-> thỏa mãn

- :Hệ số quá tải :

= = = 1,5Để tránh gãy răng hoặc biến dạng dư, ứng suất uốn cực đại Fmax không vượt quá 1 giá trị cho phép :

Fmax = F K = 1,5=48,6 < [qt F]max = MPa=> Thỏa mãn về quá tải trên răng bánh vít

e.Các thông số cơ bản của bộ truyền

Đường kính vòng chiaĐường kính vòng đáy

Đường kính ngoài củabánh vít

Chiều rộng bánh vítGóc ôm

Chiều dài phần cắt ren

f.Tính nhiệt của truyền động trục vít

- Với trường hợp không làm nguội nhân tạo mà để nhiệt lượng tỏa đi qua vách hộp giảm tốc, nhiệt độ t của dầu trong hộp giảm tốc phải dthỏa mãn điều kiện:

: Hệ số kể đến sự giảm nhiệt sinh ra trong một đơn vị thời gian do làm việc ngắt quãng hoặc do tải trọng làm việc giảm so với tải trọng danh nghĩa

Với: Công suất và thời gian chịu tải ở chế độ thứ i của

chu kỳ.Công suất trên trục vít.Thời gian của một chu kỳ tải trọng.:Hệ số kể đến sự thoát nhiệt q ua đáy hộp, Lấy : Nhiệt độ cao nhất cho phép của dầu Lấy [t ] = 90 d o: Nhiệt độ môi trường Lấy t = 25 o o

Hệ số tỏa nhiệt của bề mặt được quạt Lấy : Hiệu suất bộ truyền

Với: Góc ma sát Tra bảng 7.4 => A: Diện tích bề mặt thoát nhiệt của hộp giảm tốc

- Thay vào công thức:Thỏa mãn:

PHẦN III THIẾT KẾ TRỤC

I.Tính trục1 Chọn vật liệu trục- Với yêu cầu chế tạo trục trong hộp giảm tốc chịu tải trọng trung bình

nên ta chọn vật liệu làm trục là thép 45 thường hoá, tra bảng 6.1, có:ứng suất xoắn cho phép là

2 Tính sức bền trụca Lực tác dụng lên trục

 Bộ truyền truc vít - bánh vít cấp nhanh:

Vì trục vít chủ động nên ta chọn dấu “ + “, ma sát nhỏ nên

 Bộ truyền trục vít - bánh vít cấp chậm:

Vì trục vít chủ động nên ta chọn dấu “ + “, ma sát nhỏ nên

Thiết kế trục vào – trục thứ I Tính sơ bộ đường kính trục

d1 ≥ = = 21,4 mm với =12 (Mpa)=> Ta chọn sơ bộ

 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực- Với , theo bảng 10.2, ta chọn sơ bộ chiều rộng ổ lăn cho trục I là Với: là khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của

hộp hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay Theo bảng 10.3chọn

là khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp Theobảng 10.3 chọn

là khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến nắp ổ Theobảng 10.3 chọn

là chiều cao lắp ổ và đầu bulông Theo bảng 10.3 chọn

- Chiều dài moay ơ nửa khớp nối:=> Ta chọn

- Khoảng côngxôn trên trục 1:

- Xét đoạn AB ta có: Mômen uốn tại A:

Mômen uốn tại B:

- Xét đoạn BC ta có: Mômen uốn tại B:

Mômen uốn tại C:

- Xét đoạn CD ta có:

Mômen uốn tại C:

Mômen uốn tại D:

- Xét mặt phẳng zOy:

- Xét đoạn AB ta có: Mômen uốn tại A:

Mômen uốn tại B: - Xét đoạn BC ta có: Mômen uốn tại B: Mômen uốn tại C:

- Xét đoạn CD ta có:

Mômen uốn tại C:

Mômen uốn tại D: Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục

- Tính phản lực tại các gối:

- Xét mặt phẳng xOz:X=0 

 F = -Fx10x12-F -Fkx11=-755,4-160+431,7=-483,7 NM0y=0 F x11 11l +F l -F l =0 (2)x12 13 k 12

 Fx11=Vậy F , Fx10x11 ngược chiều đã chọn.- Xét mặt phẳng yOz:

M0x=0 F y12.l +F13y11 11.l +F =0z12  Fy11=

Y=0 F y12+F +Fy10y11=0 Fy10=-F -Fy12y11=-1375,94+1167,7=-208,64 N

Vậy F , Fy10y11 ngược chiều đã chọn.- Vẽ biểu đồ momen Mx và My trong các mặt phẳng

zOy và zOx và vẽ biểu đồ momen xoắn T:

- Tính momen uốn tổng M và momen tương đương Mjtdjtại các tiết diện j trên chiều dài trục:

Mtd11=Mk=Mtdk=

M12=Mtd12=- Tính đường kính trục tại các tiết diện j

d10=d11=dk=