đồ án cơ sở thiết kế máy '''' thiết kế hệ thống dẫn động xích tải ''''

Tính toán bộ truyền cấp nhanh Bánh trụ răng nghiêng 5 1.. Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép, ứng suất uốn cho phép, 5 với bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm 5 3.. Tính toán nhanh bộ

Đồ án cơ sở thiết kế máy: " THIẾT KẾ HỆ

THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI "

MỤC LỤC

Trang

PHẦN I CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 2

1 Tính toán động học 2

2 Phân phối tỷ số truyền 3

3 Tính toán các thông số và điền vào bảng 4

PHẦN II THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 5

A Tính toán bộ truyền cấp nhanh (Bánh trụ răng nghiêng) 5

1 Chọn vật liệu 5

2 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép, ứng suất uốn cho phép, 5

với bộ truyền cấp nhanh và cấp chậm 5

3 Tính toán nhanh bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 7

B Tính toán bộ truyền cấp chậm 11

C Tính toán bộ truyền ngoài 14

PHẦN III THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN Ổ LĂN 17

1 Chọn vật liệu chế tạo 17

2 Xác định đường kính sơ bộ 17

3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực 18

4 Xác định trị số và chiều các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục 19

Tính toán trục I 20

Tính toán trục II 24

Tính toán trục III 28

PHẦN IV: TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN CHO 3 TRỤC 30

1 Chọn loại ổ lăn cho trục I 30

2 Chọn loại ổ lăn cho trục II 31

3 Chọn loại ổ lăn cho trục III 32

PHẦN V: THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC 33

BÔI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP

1 Tính kết cấu của vỏ hộp 33

2 Bôi trơn trong hộp giảm tốc 33

3 Dầu bôi trơn hộp giảm tốc 33

4 Lắp bánh răng lên trục và điều chỉnh sự ăn khớp 33

5 Điều chỉnh sự ăn khớp 33

Các kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc 33

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM ĐỒ ÁN. ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án chi tiết máy là một trong những đồ án quan trọng nhất của sinh viên ngành cơ khí chế tạo máy Đồ án thể hiện những kiến thức cơ bản của sinh viên về vẽ kĩ thuật, dung sai lắp ghép và cơ sở thiểt kế máy, giúp sinh viên làm quen với cách thực hiện đồ án một cách khoa học và tạo cơ sở cho các đồ án tiếp theo

Xích tải là một trong các phương pháp nâng chuyển được sử dụng rộng rãi trong ngành cơ khí nói riêng và công nghiệp nói chung

Trong môi trường công nghiệp hiện đại ngày nay, việc thiết kế hệ thống dẫn động xích tải sao cho tiết kiệm mà vẫn đáp ứng độ bền là hết sức quan trọng

Được sự phân công của Thầy, nhóm chúng em thực hiện đồ án Thiết kế hệ dẫn động xích tải để ôn lại kiến thức và để tổng hợp lý thuyết đã học vào một hệ thống cơ khí hoàn chỉnh

Do yếu tố thời gian, kiến thức và các yếu tố khác nên chắc chắn có nhiều sai sót, rất mong nhận được những nhận xét quý báu của các thầy

Xin cám ơn các thầy hứơng dẫn và các thầy trong Khoa Cơ khí đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án này!

SVTH:

Nguyễn Văn TiếnBùi Văn TiếnBùi Xuân ToànNguyễn Trọng Tín

THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Phương án: 12

1 Động cơ điện

2 Bộ truyền đai thang

3 Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp đồng trục

4 Nối trục đàn hồi

5 Xích tải

Số liệu thiết kế:

Lực vòng trên xích tải: F = 3500NVận tốc xích tải: v = 1,25 m/s

Số răng đĩa xích tải dẫn: z = 11 Bước xích tải: p = 110 mm Thời gian phục vụ: L = 7 năm Quay một chiều, làm việc hai ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 300 ngày, 1ca làm việc 8 giờ) Chế độ tải: T1 = T; T2 = 0,9T; T3 = 0,75T

t1= 15s ; t2 = 48s ; t3 = 12s

MỤC LỤC

PHẦN I : TÌM HIỂU VỀ HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI 6

PHẦN II : CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 9

1 Chọn động cơ 9

2 Phân phối tỉ số truyền 10

PHẦN III : TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 1 Chọn dạng đai 12

2 Tính đường kính bánh đai nhỏ 12

3 Tính đường kính bánh đai lớn 12

4 Xác định khoảng cách trục a và chiều dài đai l .13

5 Tính góc ôm đai nhỏ 14

6 Tính số đai z 14

7 Kích thước chủ yếu của bánh đai 15

8 Lực tác dụng lên trục Fr và lực căng ban đầu Fo 15

9 Đánh giá đai .16

10 Tuổi thọ đai 16

PHẦN IV : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 17 1 Tính toán cấp chậm 17

2 tính toán cấp nhanh 23

PHẦN V : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN 30

1 Thiết kế trục 30

2 tính then 44

PHẦN VI : CHỌN Ổ LĂN VÀ KHỚP NỐI TRỤC 51

1 Chọn ổ lăn 51

2 Khớp nối trục 54

PHẦN VII : THIẾT KẾ VỎ HỘP, CÁC CHI TIẾT PHỤ VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP .55

1.Thiết kế vỏ hộp giảm tốc 55

2.Các chi tiết phụ 56

3 Dung sai lắp ghép 58

PHẦN VIII : XÍCH TẢI 59

PHẦN I: TÌM HIỂU VỀ HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH` TẢI

Xích tải là một loại của bộ truyền xích nó được sử dụng rất rộng rãi trong cuộc sống

và trong sản xuất với hiệu suất cao, không sảy ra hiện tượng trượt, khả năng tải cao,

có thể chịu được quá tải khi làm việc chính vì thế nó rất được ưa chuộn trong các băng chuyền trong sản xuất Dưới đây là hình ảnh về ứng dụng xích tải trong sản xuất:

Phần II: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền.

1 Chọn động cơ

1.1 Xác định tải trọng tương đương

Công suất ứng với tải lớn nhất:

1.2 Xác định công suất cần thiết

Hiệu suất bộ truyền theo bảng 3.3 1

Chọn: - Hiệu suất của bộ truyền đai (để hở): η d =0,95

- Hiệu suất của cặp bánh răng trụ (được che kín):  br 0,96

- Hiệu suất của cặp ổ lăn: η ol =0,99

- Hiệu suất của khớp nối trục: kn  1

- Hiệu suất của toàn bộ hệ thống η:

td ct

P P

Động cơ loại K chế tạo trong nước, dễ tìm, giá thành không cao.

Dựa vào bảng p1.1[2]: các thông số kĩ thuật của động cơ loại K Ta chọn được động cơ vớicác thông số sau:

I I

k dn

T

Khối lượng(Kg)

dc t lv

n u n

uh là tỉ số truyền của hộp giảm tốc

a1 2 3

Số vòng quay trên các trục:

Theo sơ đồ hình 4.2[1]

ta chọn loại đai là đai hình thang thường loại A, ta chọn như sau:

(L = 560 - 4000, d1 = 100 - 200, T = 40-190,  =360)

Thông số cơ bản của bánh đai

Với dmin = 100 mm cho trong bảng 4.3[1]

Theo tiêu chuẩn chọn d1=125mm trường hợp

Vận tốc dài của đai:

1 1

Þ Đường kính bánh đai lớn

5004125

ttd

d u d

Không co sai số của bộ truyền vậy các thông số bánh đai được thỏa

4 Xác định khoảng cách trục a và chiều dài đai l

4.2 Chiều dài đai L

1 2 ( 2 1)2

Theo tiêu chuẩn chọn L = 2240mm

Xácđịnh lạikhoảng cách trục a

5 Tính góc ôm đai nhỏ

Vì góc ôm bánh đai nhỏ trong trường hợp này luôn nhỏ hơn góc ôm bánh đai lớn nên nếu góc ôm bánh đai nhỏ thõa thì góc ôm bánh đai lớn cũng được thõa

2 1 1

³Với: P dc : công suất trên trục bánh dẫn trường hợp này cũng chính là công suất động cơ, kW(P =5,5kW) dc

[ ]p o : công suất có ích cho phép được xác định theo đồ thị hình 4.21[1]

0

2240

1, 0471700

Cr : Hệ số xét đến ảnh hưởng tải trọng, theo bảng 4.8[1]

Chọn Cr = 0,7 do cơ cvau61 phải làm việc 2 ca nên Cr = 0,7 – 0,1 = 0,6

3,05.0,91.1,14.1,047.0,9.0,6.0,87

8 Lực tác dụng lên trục Fr, và lực căng ban đầu Fo

Lực căng trên 1 đai:

0 1

dc d

v α

Lực tác dụng lên trục: trục được tính như sau:

f t

v v

σ σ L

σ : Giới hạn mỏi của đai thang, σ r =9MPa

m: Chỉ số mũ của đường cong mỏi

Đối với đai thang Þ m=8

i: số vòng chạy của đai trong 1 giây, 18,98 8, 47

cần chọn vật liệu nhóm I Vì nhóm I có độ rắn HB<350, bánh răng được tôi cải thiện Nhờ

có độ rắn thấp nên có thể cắt răng chính xác sau khi nhiệt luyện, đồng thời bộ truyền có

khả năng chạy mòn Dựa theo bảng 3.8 ( [1] ) chọn Thép C45 loại thép này rất thông dụng, rẻ tiền.Với phương pháp tôi cải thiện tra bảng 6.1, 6.2 ta được các thông số sau:

Bánh nhỏ: HB1=250,σ b1=850 /N mm σ2, ch1=580 /N mm2

1.2 Xác định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép:

1.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép:



  6.33[1]

Trong đó:

H -ứng suất tiếp xúc cho phép, ( /N mm 2)

lim1

OH

 = 2.250 + 70 = 570 ( /N mm 2) Giới hạn mỏi tiếp xúc tương ứng số chu kì cơ sở bánh lớn

KHL – hệ số tuổi thọ phụ thuộc vào NHE, NHO, NFO, NFE

NHE – số chu kì làm việc tương đương của đường mỏi tiếp xúc

NHE =

3 '

c – số lần an khớp ở trường hợp này c = 1

T – Mô men xoắn lớn nhất trong các mô men Ti

Ti – Mô men xoán ở chế độ làm việc thứ i

t'i - thời gian làm việc tính bằng giờ

lv

t t

lv

t t

t'3= 3

1 2 3

12.7.300.2.8 537675

lv

t t

Số chu kì làm việc tương đương bánh nhỏ

Vì NHE1 > NHO1 NFE1 > NFO1

NHE2 > NHO2 NFE2 > NFO2

H

Do bánh lớn co ứng suất tiếp xúc cho phép bé hớn nên ta chọn bánh lớn để tính toán điều kiện tiếp xúc

1.2.2 Ứng suất uốn cho phép.

Răng làm việc một mặt (răng chịu ứng suất thay đổi mạch động) nên ứng suất uốn được tính theo công thức sau:

K : Hệ số xét đến ảnh hưởng khi quay hai chiều đến độ bền mỏi Ở

đây quay một chiều nên K = 1 FC

F

s - Hệ số an toàn tra bảng 6.13[1] ta được:

Do các bánh răng không đối xứng các ổ trục nên ta chọn ψ = 0,3 theo 6.15[1] ba

Với ψ - hệ số chiều rộng vành răng. ba

( 2 1)

0,642

1.3.3 Số răng của bánh răng.

1 2

1254

Sai số tỉ số truyền:

'

2 2 2

Vậy số răng cặp bánh răng được thõa

1.3.4 Kích thước bộ truyền bánh răng

Chiều rộng bánh răng lớn:

d 1 = dw1 + 2.m = 116 + 2.4 = 124 mm

d 2 = dw2 + 2.m = 384 + 2.4 = 392 mmĐường kính vòng chân răng :

KFV = 1,11

1.4 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc.

 ' 

2 1 '

Trong đó : Zr – Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt Ta chọn độ nhám

bề mặt bánh răng Ra = 2,5 khi đó Zr = 0,95

Zv – Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng

Zv = 0,85.v0,1=0,85.1,230,1 = 0,87

Kl –Hệ số xét đến ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn, thường Kl = 1

1.5 tính toán kiểm tra giá trị ứng suất uốn

F F

F F

Y



Do đó độ bền bánh bị dẫn thấp hơn, nên ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh bị dẫn

1.5.2 Ứng suất uốn tính toán:

2 2

2.2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép:

lim1

OH

 = 2.250 + 70 = 570 ( /N mm 2) Giới hạn mỏi tiếp xúc tương ứng số chu kì cơ sở bánh lớn

KHL – hệ số tuổi thọ phụ thuộc vào NHE, NHO, NFO, NFE

NHE – số chu kì làm việc tương đương của đường mỏi tiếp xúc

NHE =

3 '

c – số lần an khớp ở trường hợp này c = 1

T – Mô men xoắn lớn nhất trong các mô men Ti

Ti – Mô men xoán ở chế độ làm việc thứ i

lv

t t

t'2= 2

1 2 3

48.7.300.2.8 2150475

lv

t t

lv

t t

NHE2=60.1.203 1 6720 0,9 21504 0,75 5376 3  3  3  30.107chu kì

NFE – số chu kì làm việc tương đương của đường cong mỏi uốn

NHE =

6 '

Vì NHE1 > NHO1 NFE1 > NFO1

NHE2 > NHO2 NFE2 > NFO2

H

Do bánh lớn co ứng suất tiếp xúc cho phép bé hớn nên ta chọn bánh lớn để tính toán điều kiện tiếp xúc

2.2.2 Ứng suất uốn cho phép.

Răng làm việc một mặt (răng chịu ứng suất thay đổi mạch động) nên ứng suất uốn được tính theo công thức sau:

K : Hệ số xét đến ảnh hưởng khi quay hai chiều đến độ bền mỏi Ở

đây quay một chiều nên K = 1 FC

Do các bánh răng không đối xứng các ổ trục nên ta chọn ψ = 0,3 theo 6.15[1] ba

Với ψ - hệ số chiều rộng vành răng. ba

2.3.3 Số răng của bánh răng.

1 2

1254

Sai số tỉ số truyền:

'

1 1 1

Vậy số răng cặp bánh răng được thõa

2.3.4 Kích thước bộ truyền bánh răng

Chiều rộng bánh răng lớn:

d 1 = dw1 + 2.m = 108 + 2.4 = 116 mm

d 2 = dw2 + 2.m = 392 + 2.4 = 400 mmĐường kính vòng chân răng :

df = dw – 2,5m

df1 = dw1 – 2,5m = 108 – 2,5.4 = 98 mm

df1 = dw2 – 2,5m = 392 – 2,5.4 = 382 mmvận tốc bánh răng:

2.4 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc.

 ' 

1 1 '

Trong đó : Zr – Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt

bề mặt bánh răng Ra = 0,63m khi đó Zr = 1

Zv – Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng

Zv = 0,85.v0,1=0,85.4,10,1 = 0,98

Kl –Hệ số xét đến ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn, thường Kl = 1

2.5 tính toán kiểm tra giá trị ứng suất uốn

F F

F F

Y



Do đó độ bền bánh bị dẫn thấp hơn, nên ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh bị dẫn

2.5.2 Ứng suất uốn tính toán:

2 2

Nên độ bền uốn được thõa mãn

Bảng thông số bộ truyền bánh răng

Phần V Tính toán thiết kế trục và chọn then

1 Thiết kế trục

1.1 Chọn vật liệu:

Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép C45 có b = 600 MPa (N/mm2), ứng suấtxoắn cho phép [ ] = 20…25 MPa với trục vào và lấy trị số nhỏ đối với trục vào của hộpgiảm tốc, lấy trị số lớn đối với trục ra của hộp giảm tốc

Tra bảng ta có các thông số như sau:

Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành hộp: k1 = 10 mm

Khoảng cách từ mặt mút của ổ lăn quay đến thành trong của hộp: k2 = 10 mmKhoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: k3 = 15 mm

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

Chiều dài mayơ bánh đai: lm12 = B = 65 mm

Chiều dài mayơ bánh răng trụ thứ nhất trên trục I: lm13 = bw1 = 80 mm

Chiều dài mayơ bánh răng trụ thứ hai trên trục II: lm22 = bw2 + 5 = 75 + 5 = 80 mmChiều dài mayơ bánh răng trụ thứ ba trên trục II: lm23 = bw1 = 80 mm

Chiều dài mayơ bánh răng trụ trên trục III: lm32 = bw2 + 5 = 75 + 5 = 80 mm

Chiều dài mayơ khớp nối:

Chọn khoảng cách từ ổ lăn đến điểm đặt lực của bộ truyền xích tải: lx = 100 mm

Vậy khoảng cách từ ổ lăn đặt ở vị trí đầu đến điểm đặt lực của bộ xích tải:

Y

Z

- Bánh răng cấp nhanh:

108 725

454 , 5 10 55 , 9 2

N d

M

P x  

N tg

18 , 5 10 55 , 9 2

N d

Tính mômen uốn ở các tiết diện nguy hiểm:

Tiết diện a-a:

Tiết diện e-e:

Mu e-e = 2 2

ux

uy M

 

3

1,

Tiết diện a-a:

Vì trục quay làm việc theo 1 chiều nên ứng suất pháp(uốn) biến đổi theo chu kì đối xứng:

a

K K

a   



m a

Giới hạn mỏi và xoắn:



Giới hạn mỏi xoắn: 0 , 25 0 , 25 600 150 ( / 2 )

Tra bảng 7.3b có w,w0

Ứng suất pháp và tiếp sinh ra:

)/(99,47190.2

718422

2 0

mm N w

6,011

6,0

1

1

270

4,72,6.22,1

150

14,951,96.4,99 0,05.4,99

Hệ số an toàn cho phép [n] thường lấy bằng 1,5-2,5 ở điều kiện làm việc thông thường.

Tiết diện a-a thỏa điều kiện

Tương tự ở tiết diện b-b:

Giới hạn mỏi xoắn: 0 , 25 0 , 25 600 150 ( / 2 )

Tra bảng 7.3b có w,w0

Ứng suất pháp và tiếp sinh ra:

)/(56,47870.2

718422

2 0

mm N w

6,011

6,0

1

1

270

7,52,6.13,9

150

16, 41,96.4,56 0,05.4,56

a

K K

Giới hạn mỏi và xoắn:

Ứng suất pháp và tiếp sinh ra:

)/(8,715610.2

2436902

2 0

mm N w

6,011

6,0

1

1

270

43,3.20,6

150

7,92,38.7,8 0,05.7,8

Tiết diện e-e thỏa điều kiện

Tương tự ở tiết diện i-i:

Ứng suất pháp và tiếp sinh ra:

)/(28,716740.2

2436902

2 0

mm N w

6,011

6,0

1

1

270

2,353,3.34,8

150

8, 482,38.7, 28 0,05.7, 28

1.5.3 Đối với trục III

Ứng suất pháp và tiếp sinh ra:

)/(4,751200.2

7581562

2 0

mm N w

6,011

6,0

1

1

270

10,93,3.7,5

150

7,112,38.7, 4 0,05.7, 4

Kiểm nghiệm về sức bền dập của then lắp bánh đai theo công thức:

Tiết diện e-e : b = 14 mm; h = 9 mm ; t = 5 mm; tl = 4,1 mm; k = 5 mm, r = 0,2 mm

Tiết diện i-i : b = 14 mm; h = 9 mm ; t = 5 mm; tl = 4,1 mm; k = 5 mm, r = 0,2 mm

Chiều dài then ở chỗ bánh răng thứ 2 trên trục II:

 2

Vậy then thỏa điều kiện

Chiều dài then ở chỗ bánh răng thứ 3 trên trục II:

Đường kính đoạn trục chỗ lắp khớp nối :

Đối với khớp nối :

 

2.758156

16, 265.18.80

Khoảng cách từ trung điểm mayơ bánh đai và ổ lăn thứ I l12 77,5

Khoảng cách từ trung điểm mayơ ổ lăn thứ I và bánh răng l13 70,5

Khoảng cách từ trung điểm mayơ ổ lăn thứ III và bánh răng II: l22 71,5

Khoảng cách từ trung điểm mayơ ổ lăn thứ III và bánh răng IV: l23 251,5

Khoảng cách từ trung điểm mayơ ổ lăn thứ IV và bánh răng III: l32 75,5

Bảng thông số trục III

Khoảng cách từ trung điểm cặp ổ lăn trên trục : l31 163

Khoảng cách từ ổ lăn đến điểm đặt lực của bộ xích tải lx 100