Đồ án thiết kế môn học chi tiết máy pdf

PHẦN II: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN2.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ 2.1.1.Chọn vật liệu và chế độ nhiệt luyện cặp bánh răng trụ răng nghiêng:... 2.2.1 – Định ứng suất tiếp xúc và ứng su

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 23- PHƯƠNG ÁN 7

Sơ đồ hệ thông động và biểu đồ mô men làm việc của động cơ

1: Động cơ điện 2: khớp nối đàn hồi 3: hộp giảm tốc

4: bánh răng 5: tang quay

Số liệu thiết kế:

Lực F (KN) = 5, 1 Vận tốc v (m/s) = 1, 18 Đường kính tang dẫn, D = 0, 45 m

Mô men m (kNm) =2, 3 Thời gian phục vụ 5 năm (K năm =0,3 , K ngày = 0,8).

PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỔI TỈ SỐ TRUYỀN

+Hiệu suất chung:

4 4

2 3 2

1.  



  Với:1  1 - hiệu suất khớp nối đàn hồi

-Chọn số vòng quay n sb :

+Chọn tỉ số truyền sơ bộ:

usb = unsb.uhsb = 4*7 = 28

Với: unsb là tỉ số truyền của bánh răng nghiêng = 4,

U hsb là tỉ số truyền của hộp giảm tốc = 7

+Số vòng quay của tang:

Vậy động cơ được chọn: n đb = 1400 (v/p) , p = 1,5 (KW);

-Loại 4A80B4Y3 (p1 3- Tính Toán Thiết Kể Hệ Thống Dẫn ĐộngCơ Khí)

2 Phân phối tỉ số truyền:

-Tính lại chính xác tỉ số truyền chung cho hệ dẫn động

U = 140050

tg

dc n

U

u 

+ U h là tỉ số truyền của hộp giảm tốc

-Phân phổi tỉ số truyền trong hộp giảm tốc theo điều kiện bôi trơn bằng

cách ngâm dầu và đế nhận được khuôn khổ hộp giảm tốc nón- trụ hai cấp

nhỏ nhất, có thể sửa dụng đồ thị hình 5-17(Thiết kể chi tiết máy – Nguyễn

c

b b

  ;chọn   N 1 1, 4+Khi thiết kế sơ bộ có thế lấy

+Do đó N  10,7  dc với dg  1,15 1,4 

+Chọn dc 1, 2 => ta tính được N = 12.84

Tra trên đồ thị với số liệu vừa tính được ta có u1 = 3.3 (Đây là tỉ sổ truyền của cặp bánh

răng nón), do đó tỉ số truyền của cặp bánh Răng trụ sẽ là:

u2 = uh/ u1 = 9.3/ 3.3= 2.8

3 Tính Công suất, số vòng quay và mô men xoắn trên các trục

-Công suất làm việc:

+Công suất làm việc trên Tang:

Plv =P 4 = kW

+Công suất trên trục 3:

P3 = 2 * 06.99.0182*101



k lv

P2 =

1 01

dc đ

n n u

-Tính mô men xoắn trên các trục (T):

+Ta có công thức liên hệ giữa mô men xoắn T và số vòng quay n:

PHẦN II: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

2.1) THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ

2.1.1).Chọn vật liệu và chế độ nhiệt luyện cặp bánh răng trụ răng nghiêng:

+Công thức (6.5-TKHTDDCK, trang 93): NHO  30 HB2,4.

+NHO1  30 HB2,4  30.2302,4= 13972305= 1, 4 10  7Chu kỳ

+NH02 = 30 HB2,4  30 170  2,4 = 7758455.4= 6, 8.106 Chu kỳ

2.2) THIẾT KỂ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG CÔN CẤP NHANH.

2.2.1 – Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uổn cho phép:

a)- Ứng suất tiếp xúc cho phép:

-Số Chu kỳ làm việc tương đương tính Theo công thức:

-Số Chu kỳ làm việc tương đương của bánh răng nón lớn:

+Ti, n , ti lần lượt là mô men xoắn,số vòng quay trong một phút và tổng số giờbánh răng làm việc ở chế độ i

+Tmax- mô men xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng (ở đây không tính đến

mô men xoắn do quá tái trong thời gian rất ngắn.)

T

T M

(Trong đó tổng thời gian t = 5.300.0, 29 24 0, 82 = 8560.8h).

-Số Chu kỳ làm việc tương đương của bánh răng nón nhỏ:

Ntđ1 = Ntđ2 * u1 = 111430277= 16, 7*107 > NH01 do đó KHL2 = 1.-Như vậy Theo (6 1a-tr93-TKHTDDCK) sơ bộ xác định được:

-ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:

  2 1 2

410 11,1

o

tx HL tx

h

k s



(Sh– hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc = 1, 1-tra bảng 6.2)

b) Ứng suất uổn cho phép:

-Số Chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uổn: NF0 = 4.106 Chu kỳ.-Tính số Chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương NFE:

60 / mf .

+Trong đó SF = 1, 75- hệ số an toàn khi tính về uổn (bảng 6.2-tr94)

-Đổi với bánh răng côn răng thắng thì ứng suất tiếp xúc cho phép khi tính toán

ta chọn Theo giá trị nhỏ nhất từ hai giá trị [σ] ] tx1 và [σ] ] tx2, do đó:

[σ] ]tx = [σ] ] tx2 = 372.7MPa.

2.2.2-.Tính toán bánh răng côn răng thắng:

a) -Chiều dài côn ngoài bánh chủ động:

1 2

+Với: KR =0, 5.Kd (hệ số phụ thuộc vào vật liệu bánh răng và loại răng)

+Vì vật liệu được chọn là thép nên:

Lầy số răng bánh côn nhỏ : Z1 = 28răng.

+Đường kính trung bình và mô đun trung bình :

2 1

60000

.d m1 n1

.1

Nên bánh răng côn thõa yêu cầu về độ bền tiếp xúc

e) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

-Điều kiện uốn của bánh răng côn:

1

2 1 2

1

1 1

1

85,0

2

F

F F F

m m n

F F

F

Y Y

d m b

Y Y Y K T

+T1 = 137519 Nmm: mômen xoắn trên bánh chủ động;

+mnm= 2.7môđun pháp trung bình mm; (bánh côn răng thắng m

nm

=mtm);

+dm1= 74.8mm đường kính trung bình của bánh chủ động;

+Y =1: hệ số kể đến độ nghiêng của răng vì răng đang dùng là răng thẳng.+Y F1, Y F2: hệ số dạng răng tra bảng 6.18 trang 109 ta có:

.1

F m FV

F F

b d K

   125.12MPa≤ [σ] ] u2 = 175 MPa.

2.2.3) - Các thông số của bộ truyền bánh răng côn sau khi tính được:

- Đường kính vòng chia ngoài:

- Góc côn chia:

+δ 1 = 16,92 ο +δ 2 = 73,08 о 2.3) -THIẾT KỂ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG:

2.3.1) – Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uổn cho phép

a)- Ứng suất tiếp xúc cho phép:

-Số Chu kỳ làm việc tương đương:

- Số Chu kỳ làm việc tương đương của bánh răng trụ lớn:

Ti, ni , ti lần lượt là mô men xoắn,số vòng quay trong một phút và tổng số giờbánh răng làm việc ở chế độ i

+ c – là số lần ăn khớp trong một vòng; c = 1

+Tmax- mô men xoắn lớn nhất tác dụng lên bánh răng (ở đây không tính đến

mô men xoắn do quá tái trong thời gian rất ngắn.)

T

T M

(Trong đó tổng thời gian t = 5.300.0, 29.24.0, 82 = 8560.8 h).

-Số Chu kỳ làm việc tương đương của bánh răng trụ nhỏ:

Ntđ1 = Ntđ2 * u2 = 11938464* 2.8 = 35815391

= 4 * 107 > NH01; do đó KHL1 = 1

-Như vậy Theo (6 1a-tr93-TKHTDDCK) sơ bộ xác định được:

-ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh lớn:

  2 1 2

410 11,1

o

tx HL tx

h

k s

o

tx HL tx

h

k s



(Sh – hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc = 1, 1-tra bảng 6.2)

b)- Ứng suất uổn cho phép:

-Số Chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uổn: NF0 = 4.106 Chu kỳ

-Tính số Chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương N FE :

Trong đó SF = 1, 75- hệ số an toàn khi tính về uổn (bảng 6.2-tr94)

Đổi với bánh răng trụ răng nghiêng thì ứng suất tiếp xúc cho phép khi tính toán ta chọn giá trị :( [σ] ] tx1 + [σ] ]tx2 )/ 2 = 427.25MPa.

2

.1

H

w a

ba tx

(Theo CT 6 15a trang 96 – TKHTDDCK).

+ Ka = 43: hệ số phụ thuuộc vào vật liệu răng của răng và loại răng bảng 6.5 trang 96;

-Khoáng cách trục:

) (z1 z2m

a w   CT 6.18 trang 99 -Bộ truyền bánh răng nghiêng

Chọn sơ bộ  =150: góc nghiêng của răng;

0 1

2

2 cos 2 125 cos15( 1) 2 (2,5 1)

w

a z

2 122cos

2 2.125

t w

m z a

d)-Kiểm tra độ bền tiếp xúc:

-Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc:

2 2

+Zm = 274 hệ số kế đến cơ tính của vật liệu -bảng 6.5 trang 96;

+ZH =1, 67-trị số của hệ số kể đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc bảng 6.12

2 2 125

1 2,5 1

w w

a d

δH = 0,002:hệ số kể đến ảnh hưởng của các sai số ăn khớp ;

go = 73 : hệ số ảnh hưởng của sai lệch các bước răng;

-Hệ số kế đến tái trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp:

1 2

12

H w w Hv

H H

v b d K

Vậy thõa mãn điều kiện đế bánh răng làm việc không bị tróc rỗ mặt răng đồng thời hạn chế mòn và dính.

e)- Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Để đám bảo độ bền uổn cho Răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt qua một giá trị cho phép:

v

Z Z

v

Z Z

Y    = 0.88



F

K = 1, 17: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng

vành răng khi tính về uốn bảng 6.7 trang 98



F

K = 1, 37: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng

đồng thời ăn khớp khi tính về uốn bảng 6.14 trang 107;

-K FV; Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về

1 2

12

F w w FV

F F

V b d K

f) - Kiểm nghiệm răng về quá tải:

-Ứng suất quá tái cho phép:

+Đường kính đỉnh răng:

2(1 ) 65.8 2 1 2 69.82(1 ) 177,5 2 1 2 181,5

a a

+Chiều cao răng: h = 2,5*m = 2,5* 2 = 4,5 mm.

-Các lực tác dụng từ bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:

+ Lực vòng:

2.4-Kiểm tra điều kiện bôi trơn của bánh răng:

-Yêu cầu của việc bôi trơn bánh răng trong hộp giảm tốc là:

+Mức dầu bôi trơn thấp nhất của hộp giám tốc bánh răng từ 0, 75-2 lần chiều

cao răng h = 2,5m = 2, 5*2 = 4, 5 mm; nhưng không nhỏ hơn 10 mm

+Mức dầu cao nhất không ngập quá 1/3 đường kính đế giảm lực cán do dầu bôi trơn gây nên

0 

K K

T

d 

- T-mô men xoắn, Nmm

  : Ứng suất xoắn cho phép, MPa, vởi vật liệu là trục C45:   = 15…30 Mpa, giá trị   phụ thuộc vào từng vị trí của trục :giá trị nhỏ đối với trục vào ,trị số lớn đổi vơi trục ra hay trục trung gian:

-Giá trị đường kính trục 1:

 

3 1

Vậy có khoáng cách của trục 1 và khoáng cách tương đổi giữa: bánh đai-ổ 1

ổ 1-ổ 2 ;ổ 2-bánh răng nón nhỏ :

dF

Ft1 Fr x

y z

-Các lực tác dụng lên trục 1 :

+Lực tác dụng của bánh đai lên trục có phương vuông góc với trục và có

chiều làm cho các bánh đai có xu thế xích lại nhau(chiều như hính vẽ)

2

t m

T F d

0

0

X z

z y

-Tính các mô men uổn:

-Xét trên mặt phắng tọa độ YoZ:

-Tính các phán lực tại các ổ: giả sử trục cứng tuyệt đổi.

+Tổng momen uổn tại A quay quanh oX:

Chiều như hình vẽ.

-Xét trên mặt phắng tọa độ XoZ:

+Tổng momen tại điểm A:

-BIỂU ĐỒ MÔ MEN TRÊN TRỤC I:

t1F

rF Fd

-Tính mô men tương đương tại các tiết diện.

+mô men uổn tương đương tại tiết diện B:

M d

d 

 = 12.5mm.

Tại vị trí này có lắp rãnh then nên ta chọn đường kính

+ Chọn đường kính tại vị trí lắp bánh răng d = 15 mm.

3.2-Trục 2:

-Phân bố khoảng cách giữa các gổi trục,khoảng cách từ ổ lăn đến các bánh răng cũng như khoảng cách giữa bánh răng với thành hộp giảm tốc,với yêu cầu khoảng cách giữa phần quay và phần tĩnh là 10 mm

2

t w

T F

2

m a

d

-Mômen uốn do lực dọc trục sinh ra trên bánh răng trụ nghiêng:

1 U2 3

2

w a

+Tổng lực theo phương OY:

52190 44550

 

3

0,1

td H

M d

M d

Phán lực tại B ở vị trí ổ 2 theo phương ox: RBx = 818N

Tổng các lực tác dụng theo phương OX:

40900 29988

Ax

z

y z

 

4.1-Trục 1:

+Tiết diện nguy hiểm tại chộ lắp các ổ:

Mô men cán uốn:

W1= 332

a

M W

01

2

a

T W

 

y

x d

K

K K K

d b t d t W

a

M W

Kτd1d2 = 1.3

Mô men cán xoắn:

2 3

1 1 02

2

( )

b t d t d

01

2

a

T W

S S S

-Mặt cắt nguy hiểm tại vị trí bánh răng nghiêng :

+Tại vị trí bánh răng nghiêng có rãnh then:

Mô men cán uốn:

2 3

1 1 3

2

( )32

b t d t d

Hệ số tập trung ứng suất khi uốn: Kδ = 1.76;

Hệ số tập trung ứng suất khi xoắn: Kτd1= 1.54

Hệ số kích thước: εδ = 0,88 ; ετd1 = 0,81;

-Mômen cán xoắn:

2 3

1 1 03

2

( )

16

b t d t d

03

2

a

T W

S K

S S S

S S

 

 

Trục 3 đáp ứng yêu cầu về độ bền mỏi

Do hệ số an toàn của 3 trục trên luôn luôn lớn hơn 3 nên ta không phái kiểm nghiệm về độ cứng của trục mà vận đảm bảo trục

PHẦN IV:TÍNH TOÁN VÀ CHỌN MỐI GHÉP THEN:

Chiều sâu rãnh then trên trục: t1= 3 mm

Chiều sâu rãnh then trên lỗ: t2 = 2.3 mm.

+Kiểm tra then :

Điều kiện bền dập:

1 1

Mômen xoắn: T2 = 44121.25 Nmm

-Chọn then bằng :

Chiều sâu lỗ then trên trục :t1 = 4 mm

Chiều sâu lổ then trên may ơ : t2 = 2.8 mm

Chiều dài then : l2 = 32 mm ;chiều dài then lắp bánh răng côn l3=25.

-Kiểm tra then :

-Ứng suất dập:

2 1

C  Q L

Q : tải trọng động quy ướcL-Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quaym-Bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn ,m=3 đối vởi ổ bi

 v r a t d

Q K F m F  k k

+Kv: hệ số kể đến vòng nào quay ;Kv=1(vòng trong quay)

+Kt = 1:hệ số ánh hướng của nhiệt độ (do t0 < 100)

+Kd = 1,1

B A

2 S 1

t

+Đường kính trục tại vị trí lắp ổ theo kết cấu d = 20 mm.Tra bảng phụ lục ta

Các số ký hiệu của ổ lăn:số 04 ký hiệu cho 1/5 giá trị đường kính;số 2 ký hiệu cho cỡ nhẹ;số 6 ký hiệu cho ổ đợ chặn;số 3 ký hiệu cho góc β=12 0 4-Tính ổ lăn trên trục 3 :

S01

A Fa4

Sơ đồ bố trí ổ lăn trên trục 3

Lực hướng tâm sinh ra tại A trên vị trí lắp ổ 1:

2 2 1

F  R R = 518 N.

Lực hướng tâm sinh ra tại B trên vị trí lắp ổ 2:

2 2 2

Chọn cấu trúc hộp gồm thân có doa các ổ đợ đế lắp ổ lăn ;có nắp đậy trên đế bó bánh răng vào lắp với trục ;có các mặt bích đế chặn ổ bi và ngăn bụi nước vào,mỡ thoát ra ngoài ;đế lắp nắp với thân và mặt bích với thân hộp ta dùng các vít ;

Chọn vỏ hộp đúc bằng gang có cấu trúc như sau:

+Giữa thành trong của hộp và bánh răng cần có khe hở ;

Đối với hộp đúc bằng gang khe hở đó bằng:10 mm

+Khoảng cách giữa bánh răng và đáy hộp = 30 mm

-Các kích thước của các phần tử cấu tạo bằng gang :

+Chiều dày thành thân hộp:

PHẦN VII :BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC:

Để giảm mất mát công suất vì ma sát,giảm mài mòn răng ,đảm bảo thoát nhiệt tốt và đề phòng các chi tiết bị han gỉ ta cần phải bôi trơn liên tục các bộtruyền trong hộp giảm tốc

+Do vận tốc nhỏ nên ta chọn phương án bôi trơn bộ truyền bánh răng bằng phương pháp ngâm trong dầu với mức cao nhất của dầu không cao hơn 1/3 đường kính bánh răng lớn

+Chọn phương án bôi trơn ổ bằng mỡ

PHẦN VIII.CHỌN DUNG SAI LẮP GHÉP:



-Mối ghép 2:

Mối ghép giữa bánh răng nghiêng và bánh răng côn với trục 2 là mối ghép trung gian theo hệ thống lỗ:

6

H k

+Dung sai đường kính trục là m6