Thiết kế môn học chi tiết máy Đề số 1 –phương án 6 thiết kế trạm dẫn Động băng tải

- Trong mặt phẳng Oyz ta có phản lực các gối tựa : Xét phương trình mômen tại điểm A theo phương y : Xét phương trình cân bằng lực theo phương y : - Trong mặt phẳng Oxz ta có phản lực cá

Trường đại học giao thông vận tải Khoa: Cơ khí

Bộ môn :Thiết kế máy

THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

Đề số:1 –Phương án 6

THIẾT KẾ TRẠM DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI

Họ và tên : Trần Hoàng Đức

Mã sinh viên : 171303145

Lớp : Công nghệ chế tạo cơ khí K58

Giáo viên hướng dẫn : Bùi Vũ Hùng

Các số liệu phục vụ cho công việc thiết kế :

*Chế độ làm việc : mỗi ngày làm việc 2 ca , mỗi ca 4 giờ ,làm việc 280 ngày,

Phần IV: Tính toán thiết kế trục – Trang 26-59

Phần V: Thiết kế ổ lăn – Trang 60-68

Phần VI:Thiết kế vỏ hộp giảm tốc – Trang 69-72

Phần VII: Dung sai

Tài liệu tham khảo :

 [TL1] Tính toán hệ dẫn động cơ khí tập 1 – PGS.TS –Trịnh Chất – LêVăn Uyển – Nhà xuất bản giáo dục

 [TL2] Tính toán hệ dẫn động cơ khí tập 2 – PGS.TS –Trịnh Chất – LêVăn Uyển – Nhà xuất bản giáo dục

Phần I: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

I Chọn động cơ

1 Để chọn động cơ ta tiến hành theo các bước sau :

o Tính công suất cần thiết của động cơ

o Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ

o Dựa vào công suất và số vòng quay đồng bộ kết hợp với các yêu cầu về quá tải , mômen mở máy và phương pháp lắp đặt động cơ để chọn kích thước động cơ phù hợp với yêu cầu thiết không

- Từ đồ thị ta tính được :

Công suất tính toán ứng với M trên đồ thị (M,t) :

- Công suất quá tải khi mở máy :

- Công suất tương đương tính theo công thức 2.13 [TL1] :

- Hiệu suất chung của bộ truyền :

Tra theo bảng 2.3 [TL1]:

Hiệu suất 1 cặp bánh răng 0,97 3

Hiệu suất của toàn bộ hệ thống :

Công suất cần thiết trên trục động cơ:

2 Theo công thức 2.16 trang 21 [TL1]

Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ

4 Động cơ được chọn dựa vào bảng P1.1 đến bảng P1.7 và phải thỏa mãn điều kiện sau:

Mà :

Kí hiệu động cơ

II Phân phối tỷ số truyền

- Tỉ số truyền u của hệ thống :t

- Theo bảng 3.1 [TL1] cho kết quả phân phối tỷ số truyền cho các cấp bánh

răng trong hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ phân đôi thỏa mãn đồng thời 3 chỉ tiêu : khối lượng nhỏ nhất , mô men quán tính thu gọn nhất và thể tích bánh nhúng trong dầu ít nhất

Tỉ số truyền u 1 4,49 3,12

Trên đây là phần thiết kế chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền của bài toán

Phần II : Thiết kế bộ truyền bánh răng

Số giờ làm việc ở các chế độ (phục vụ 6 năm ) :

- Vì

- Tạm thời lấy do đó theo 6.2 [TL1] :

với bộ truyền quay 1 chiều ( thì được :

- Ứng suất quá tải cho phép theo 6.13 và 3.14 :

3 Xác định thông số cơ bản của bộ truyền

- Thay các giá trị vừa tính được vào 6.33 ( trang 105 [TL1] ) :

- Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép :

+ Theo công thức 6.1 ( trang 91 [TL1] ) :

Kết luận : Không thỏa mãn điều kiện độ bền tiếp xúc

Phương pháp sửa : chọn bw = 46

- Hệ số trùng khớp dọc :

- Theo 6.37 [TL1] :

- Do đó theo trang 107 [TL1] :

- Thay các giá trị vừa tính được vào 6.33 ( trang 105 [TL1] ) :

- Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép :

+ Theo công thức 6.1 ( trang 91 [TL1] ) :

Kết luận : thỏa mãn điều kiện độ bền tiếp xúc

c Kiểm nghiệm răng về sức bền uốn

+ Số răng tương đương bánh lớn :

+ Hệ số dạng răng tra bảng 6.18 sách [TL1] :

hệ số dịch chỉnh

Bánh nhỏ : Y = 3,9F1

Bánh lớn : Y = 3,6F2

+ Kiểm nghiệm ứng suất uốn :

- Xác định chính xác ứng suất uốn cho phép :

Với m= 2

Có :

Kết luận : thỏa mãn độ bền uốn

d Các thông số và kích thước bộ truyền

+ Khoảng cách trục :

+ Mô đun pháp : m=2 mm

+ Theo 6.16 trang 97 [TL1] do cặp bánh răng ăn khớp ngoài

+ Theo bảng 6.7 trang 98 [TL1] chọn sơ đồ 3 :

Thay số được ( do ăn khớp ngoài nên mang dấu “+”) :

+ Số răng bánh nhỏ theo công thức 6.19 [TL1] :

- Thay các giá trị vừa tính được vào 6.1 [TL1] :

- Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép :

+ Theo công thức 3.10 ( trang 27 [TL1] ) :

Kết luận: Thỏa mãn điều kiện độ bền tiếp xúc

d Kiểm nghiệm răng về sức bền uốn

+ Số răng tương đương bánh lớn :

+ Hệ số dạng răng tra bảng : 6.18 [TL1] hệ số dịch chỉnh Bánh nhỏ : Y = 3,9F1

Bánh lớn : Y = 3,6F2

+ Kiểm nghiệm ứng suất uốn :

- Xác định chính xác ứng suất uốn cho phép :

Với m= 2

Có:

Kết luận : thỏa mãn độ bền uốn

e Các thông số và kích thước bộ truyền

+ Khoảng cách trục :

+ Mô đun pháp : m=2 mm

Phần III : Thiết kế bộ truyền xích

1 Chọn loại xích

- Vì tải trọng nhỏ , vận tốc thấp, dùng xích con lăn

2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền

- Theo bảng 5.4 [TL1] : với , chọn số răng đĩa nhỏ , do đó số răng đĩa lớn

- Tính hệ số điều kiện sử dụng công thức 5.4 [TL1] :

Trong đó :

+ Hệ số số răng đĩa dẫn :

+ Hệ số vòng quay đĩa dẫn :

+ Công suất tính toán ( công thức 5.3 [TL1]) :

+ Tra bảng 5.5 [TL1]với chọn được xích ống con lăn 1 dãy có bước p =25,4

mm, diện tích bản lề F=179,74 mm , có công suất cho phép [ Với loại xích 2

này theo bảng 5.2 tìm được kích thước chủ yếu của xích , tải trọng phá hủy Q= 56,7 kN, khối lượng 1 mét xích q=2,6 kg

3 Định khoảng cách trục a và số mắt xích X

- Khoảng cách trục a = 40p = 40.25,4 = 1016 mm

- Tính số mắt xích ( công thức 5.12 [TL1]) :

- Lấy số mắt xích chẵn x=120 , tính lại khoảng cách trục theo công thức :

- Để xích không chịu lực căng quá lớn , giảm a một lượng bằng :

- Kiểm nghiểm số lần va đập trong 1 giây ( công thức 5.14 [TL1]) :

- Theo bảng 5.9 [TL1], số lần va đập cho phép trong 1s [i] = 30

 Cho nên điều kiện : được thỏa mãn

- Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục :

- Chọn khớp nối theo điều kiện :

Trong đó :

Do vậy :

Tra bảng 16.10a [TL3] với điều kiện :

Tra bảng 16.10b [TL3] với ta được :

2 Kiểm nghiệm khớp nối

- Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện :

a Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi

.

b Điều kiện bền của chốt

Với

3 Tính đường kính sơ bộ các trục ( công thức 7.2 [TL1] )

- Trục I là trục vào của hộp giảm tốc với ( ; n = 1440vg/ph) :1

- Trục II là trục trung gian của hộp giảm tốc với ( ;n = 320,71 vg/ph) : 2

- Trục III là trục ra của hộp giảm tốc với ( ; n = 102,79 vg/ph ) :3

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

- Chiều dài trục cũng như khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực

phụ thuộc vào sơ đồ động, chiều dài mayơ của các chi tiết quay , chiều rộng ổ , khe hở cần thiết và các yếu tố khác

- Để chuẩn bị cho bước tính gần đúng trong ba chỉ số d , d ,d , để chọn I II III

loại ổ bi đỡ cỡ trung bình tra bảng 10.2 [TL1] có được chiều rộng của ổ lăn cần lắp là : (Chọn ổ bi đỡ 1 dãy )

- Theo bảng (10.3) chọn :

Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của hộp

hay khoảng cách giữa các chi tiết quay

k1 = 10Khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp giảm tốc k = 102

Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến nắp ổ k = 153

Chiều cao nắp ổ và đầu bu lông h = 18n

- Chiều dài mayơ bánh răng nghiêng trên trục I Xác định theo công thức

- Ta có thông số tính toán cho trục I :

- Sơ đồ phân tích lực của trục I :

- Trong mặt phẳng Oyz ta có phản lực các gối tựa :

Xét phương trình mômen tại điểm A theo phương y :

Xét phương trình cân bằng lực theo phương y :

- Trong mặt phẳng Oxz ta có phản lực các gối tựa :

Xét phương trình mômen tại điểm A theo phương x :

Xét phương trình cân bằng lực theo phương x :

Phản lực tại 2 gối A và B tính được cụ thể là :

 Mômen uốn tổng và mômen uốn tương đương tại các tiết diện trên chiều dài trục.

Biểu đồ mômen trục 1

+ Đối với bánh răng dẫn 2,4b:

- Trong mặt phẳng Oyz ta có phản lực các gối tựa :

Xét phương trình cân bằng mômen tại điểm C theo phương y :

Xét phương trình cân bằng lực theo phương y :

- Trong mặt phẳng Oxz ta có phản lực các gối tựa :

Xét phương trình mômen tại điểm C theo phương x :

Xét phương trình cân bằng lực theo phương x:

Phản lực tại 2 gối C và D tính được cụ thể là:

 Mômen uốn tổng và mômen uốn tương đương tại các tiết diện trên chiều dài trục.

a Mômen uốn tổng:

Biểu đồ mômen của trục II

a Trục III

- Ta có thông số tính toán cho trục III :

- Sơ đồ phân tích lực của trục III :

- Trong mặt phẳng Oyz ta có phản lực các gối tựa :

Xét phương trình cân bằng mômen tại điểm E theo phương y:

Xét phương trình cân bằng lực theo phương y:

- Trong mặt phẳng Oxz ta có phản lực các gối tựa :

Xét phương trình cân bằng mômen tại điểm E theo phương x:

Xét phương trình cân bằng lực theo phương x:

Phản lực tại 2 gối E và F tính được cụ thể là:

 Mômen uốn tổng và mômen uốn tương đương tại các tiết diện trên chiều dài trục.

a Mômen uốn tổng :

-b `Mômen uốn tương đương :

c Đường kính trục ở tiết diện này:

Biểu đồ mômen của trục III

:

VI Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

1 Hệ số an toàn

[S]: Hệ số an toàn cho phép

: Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp tại tiết diện j

: Hệ số an toàn chỉ xét riêng đến ứng suất tiếp tại tiết diện j

Trong đó :

Theo bảng 10.7 [TL2] ta được

2 Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất tiếp thay đổi theo chu kỳ đối

xứng Do đó theo công thức (10.22 ) :

Với M theo công thức (10.15) :j

- Vì trục I quay 1 chiều, ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động Do

đó theo công thức 10.23 :

3 Xác định hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm

- Dựa vào kết cấu và biểu đồ mômen trục , ta thấy các tiết diện nguy hiểm cần

được kiểm tra về độ bền mỏi

Trục I: Tiết diện 10 lắp ổ lăn và tiết diện 13 lắp bánh răng

Trục II: Tiết diện 22 và 23 lắp bánh răng

Trục III: Tiết diện tại 32 và 33 lắp bánh răng.Tiết diện 31 lắp ổ lăn.

4 Chọn lắp ghép

- Các ổ lăn lắp ghép trên trục theo kiểu k6, lắp đĩa xích , nối trục , bánh răng

theo kiểu k6 kết hợp lắp then

Với :

Kết hợp với tra bảng 7.3b [TL1] :

- Kích thước của then (theo bảng 9.1[TL1]), trị số momen cản uốn và

mômen cản xoắn (theo bảng 10.6 [TL1] ) ứng với các tiết diện trục nhưsau:

Tiết diện Đường

- Các trục gia công trên máy tiện , tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đặt , theo

bảng 10.8 hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt :

- Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt nên do đó hệ số tăng

- Theo bảng 7.5c [TL1] , khi dùng dao phay ngón hệ số tập trung ứng suất tại

- Kết quả tính được ghi ra bảng sau

75,14 8,7

4

2,03

1,98

2,14

10,95

2,1025

PHẦN V: Tính toán then và ổ lăn

35 47,25 10x8 5 63128,69 25,45 7,63 Then bằng

- Theo bảng 7.12 và 7.13 [TL1] với tải trọng va đập nhẹ , dạng lắp cố định

Vậy các mối ghép then đều đảm bảo độ bền dập và độ bền cắt

- Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ A

- Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ B

Ta thấy F < F ta xét tỷ số :rA rB

Nên dùng ổ bi đỡ chặn tra bảng ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy kí hiệu (304 cỡ trung ) với đường kính trong d= 20 mm, đường kính ngoài D= 52 mm, chiều rộng B= 15 mm, khả năng tải động C= 12,5 kN, khả năng tải tĩnh C = 7,94 kN 0

a Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ

- Đối với hộp giảm tốc, chọn cấp chính xác 0, với độ đảo hướng tâm20µm(Tr213 - [2])

- Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ

- Khả năng tải động của ổ thoả mãn điều kiện[2] :

Trong đó: Q- tải trọng động quy ước (kN)

L- tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

m- bậc đường cong mỏi khi thử về ổ lăn, với ổ bi m = 3

- Gọi L là tuổi thọ của ổ lăn tính bằng giờ thì:h

+ X,Y - hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục

+ K - hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ, do nhiệt độ của hộp t

 Khả năng tải động của ổ A và B :

Vậy, ổ đã chọn thoả mãn khả năng tải động

d Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

-Để tránh biến dạng dư hoặc dính bề mặt tiếp xúc thì ổ được chọn cần thoả mãn điều kiện sau [2]:

Trong đó : C - khả năng tải tĩnh của ổ,kN0

Q - tải trọng tĩnh quy ước,kNt

-Tải trọng quy ước được xác định theo công thức :

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ C

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ D

Ta thấy F > F ta xét tỷ số :rC rD

Nên dùng ổ bi đỡ chặn tra bảng ta chọn ổ bi đỡ chặn kí hiệu (46306 cỡ trung hẹp ) với đường kính trong d= 30 mm, đường kính ngoài D= 72 mm, chiều

rộng B= 19 mm, khả năng tải động C= 25,6 kN, khả năng tải tĩnh C = 18,17 0

kN

b Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ

Đối với hộp giảm tốc, chọn cấp chính xác 0, với độ đảo hướng tâm20µm(Tr213 - [2])

Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ

- Khả năng tải động của ổ thoả mãn điều kiện[2] :

Trong đó: Q- tải trọng động quy ước (kN)

L- tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

m- bậc đường cong mỏi khi thử về ổ lăn, với ổ bi m = 3

- Gọi L là tuổi thọ của ổ lăn tính bằng giờ thì:h

Khả năng tải động của ổ A và B :

Vậy, ổ đã chọn thoả mãn khả năng tải động

d Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

-Để tránh biến dạng dư hoặc dính bề mặt tiếp xúc thì ổ được chọn cầnthoả mãn điều kiện sau [2]:

Trong đó : C - khả năng tải tĩnh của ổ,kN0

Q - tải trọng tĩnh quy ước,kNt

-Tải trọng quy ước được xác định theo công thức :

46306 30 72 19 2 1,0 25,6 18,17

5 Trục III

a Chọn ổ lăn

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ E

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ F

Ta thấy F < F ta xét tỷ số :rE rF

Nên dùng ổ bi đỡ 1 dãy tra bảng ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy kí hiệu (308 cỡ trung) với đường kính trong d=40 mm , đường kính ngoài D=90 mm , chiều rộng B= 23 mm, khả năng tải động C=31,9 kN, khả năng tải tĩnh C =21,7 kN 0

b Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ

Đối với hộp giảm tốc, chọn cấp chính xác 0, với độ đảo hướng tâm 20µm(Tr213

- [2])

Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ

- Khả năng tải động của ổ thoả mãn điều kiện[2] :

Trong đó: Q- tải trọng động quy ước (kN)

L- tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

m- bậc đường cong mỏi khi thử về ổ lăn, với ổ bi m = 3

- Gọi L là tuổi thọ của ổ lăn tính bằng giờ thì:h

L = Lh60n.10-6

(Với n là số vòng quay của ổ (v/ph) L tuổi thọ của ổ tính bằng giờ, đối vớih

hộp giảm tốc thì L = (10…25).10 giờ)h 3

Chọn L = 12.giờh

+ X,Y - hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục.

+ K - hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ, do nhiệt độ của hộp giảmt

Khả năng tải động của ổ A và B :

Vậy, ổ đã chọn thoả mãn khả năng tải động

d Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh

-Để tránh biến dạng dư hoặc dính bề mặt tiếp xúc thì ổ được chọncần thoả mãn điều kiện sau [2]:

Trong đó : C - khả năng tải tĩnh của ổ,kN0

Q - tải trọng tĩnh quy ước,kNt

-Tải trọng quy ước được xác định theo công thức :

Vậy, ổ đã chọn thoả mãn khả năng tải tĩnh

Kết cấu ổ lăn trục III:

 Bảng thông số ổ bi đỡ 1 dãy trục III:

Kí hiệu ổ d,mm D,mm b=T,mm r,mm r1,mm C,KN C0,KN

Phần VI: Tính toán vỏ hộp và các chi tiết khác

5.1 CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA VỎ HỘP GIẢM TỐC

Vỏ hộp giảm tốc

 Công dụng: Đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn bảo vệ các chi tiết máy tránh bụi bặm

 Thành phần bao gồm: thành hộp, gân, mặt bích, gối đỡ…

 Chi tiết cơ bản: độ cứng cao, khối lượng nhỏ

- Bề mặt lắp ghép song song với trục đế

b Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp

Dựa vào bảng 18.1Tr85[2] ta có bảng các kích thước cơ bản của vỏ hộp

- Kết cấu bánh răng 2 cặp 2,3

vị Nhờ có chốt định vị , khi xiết bulông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ(do sai lệch vị trí tương đối của nắp và thân), do đó loại trừ được môt số nguyênnhân làm cho ổ chóng bị hỏng

Ta dùng chốt định vị hình côn có ren trong vì dễ tháo lắp chốt

tra bảng 18-4c, [II] ta chọn :d=8 ;d =M5 ;l =9 ;l =12 ;c=1,2 c =0,7 ;l=25 65 lấy o 1 2 1

- Để kiểm tra, quan sát các 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 lỗ thông hơi

Hình 13 Kích thước cửa thăm

- Tra bảng 18 – 5 trang 92 [TL2],chọn cửa thăm sau: A = 100 (mm), B =

75 (mm), A = 150 (mm), B = 100 (mm), C = 125 (mm), K = 87 (mm), R1 1

= 12(mm).Vít bắt cửa thăm: M8 22, với số lượng là 4 chiếc.

3. 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, dùng nút thông hơi, kích thước nútthông hơi chọn theo bảng18 – 6 trang 93 [TL2], chọn nút thông hơi có kích thước cơ bản sau: