ĐỒ án môn học CHI TIẾT máy TÍNH TOÁN THIẾT kế bộ TRUYỀN ĐAI hộp GIẢM tốc PHÂN đôi cấp NHANH, f= 13000n, v=0,54

Lời nói đầu.Chi tiết máy là môn khoa học nghiên cứu các phương pháp tính toán và thiết kế các chi tiết máy có công dụng chung.. Môn học Chi tiết máy cónhiệm vụ trình bày những kiến thức

Lời nói đầu.

Chi tiết máy là môn khoa học nghiên cứu các phương pháp tính toán

và thiết kế các chi tiết máy có công dụng chung Môn học Chi tiết máy cónhiệm vụ trình bày những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý cũng nhưphương pháp tính toán các chi tiết máy có công dụng chung, nhằm bồidưỡng cho sinh viên khả năng giải quyết những vấn đề tính toán và thiết kếcác chi tiết máy, làm cơ sở để vận dụng vào việc thiết kế máy Đối với cácngành cơ khí, chi tiết máy là môn kỹ thuật cơ sở cuối cùng, là khâu nối giữaphần bồi dưỡng những chi thức về khoa học kỹ thuật cơ bản với phần bồidưỡng kiến thức chuyên môn

Trong nội dung một đồ án môn học, được sự chỉ bảo hướng dẫn tậntình của thầy giáo Trịnh Chất, em đã hoàn thành bản thiết kế Hệ dẫn độngbăng tải với hộp giảm tốc phân đôi cấp nhanh Tuy nhiên, do kiến thức cònhạn chế nên em không tránh khỏi sai sót.Em rất mong tiếp tục được sự chỉbảo, góp ý của thầy cô và các bạn

Nhân đây, em cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn đối với thầy giáo TrịnhChất và các thầy giáo trong bộ môn Cơ sở Thiết kế máy đã giúp đỡ em hoànthành đồ án này

Hà Nội, tháng 4 năm 2007

Sinh viên

Dương Thế Quang

Với: dai Hiệu suất của bộ truyền đai

br Hiệu suất một cặp bánh răng

ol Hiệu suất một cặp ổ lăn

ot Hiệu suất một cặp ổ trượt

k Hiệu suất nối trục di động

480 120,9( / ) 3,97

2

120,9

36,5( / ) 3,31

4, 29

4,38( w) 1.0,98

4,38

4,61( w) 0,96.0,99

4, 61

5, 05( w) 0,96.0,99

Được tớnh theo cụng thức : T = 9,55.106.P/n (N.mm)

9,55.10 9,55.10 4, 29

1122144,62( ) 36,51

ct ct

3

9,55.10 9,55.10 4,38

1146000( ) 36,5

2

9,55.10 9,55.10 4,61

364148,06( ) 120,9

1

9,55.10 9,55.10 5,05

100473,96( ) 480

dc dc

Dựa vào thụng số tớnh toỏn ở trờn ta cú bảng sau :

Phần 2: Tớnh toỏn thiết kế bộ truyền ngoài :

50236,98

364148,06

1146000

1122144,62

3,18 (1 ) 200.(1 0, 01)

t

d u

4

t

u u u

u u

  

ch h d

u u

630

3,18 (1 200(1 0,01)

Chiều rộng đai

d F

356,10.1,1

38,59 [ ] 2,03.5

727,38( ) 163,66

sin( )

2 2

Phần 3:Tớ nh truyền động bánh răng

Số liệu: P1 = 2,43 kW

n1 = 480 ( vg/ph)

u1 = 3,97 u2 = 3,31 Thời hạn làm việc: 20 000 hLàm việc ờm

[úH]2 =

333 1 302,7

YR : hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng

YS: hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất

KxF : hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn Chọn sơ bộ YR.YS.KxF = 1

=> [úF]1 =

360.1.1

226, 28

Trong đó: - T1 là mômen xoắn trên trục bánh chủ động (là trục I)

- d = b/d1 = 0,5.a.(u+1) là hệ số chiều rộng bánh răng

- KH là hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng khi tính về tiếp xúc

- KHv là hệ số kể ảnh hưởng của tải trọng động

- u1 là tỉ số truyền của cặp bánh răng

a Z

õ=34,81o

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Yêu cầu cần phải đảm bảo điều kiện H  [H] = 315 MPa

Do H =

Z M Z H Z ε

d ω1 √2 T1 K H (U nh+ 1)

b ω U nh ;Trong đó : - ZM : Hệ số xét đến ảnh hưởng cơ tính vật liệu;

- ZH : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc;

- Z : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng;

- KH : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc;

- b : Chiều rộng vành răng

- d1 : Đường kính vòng chia của bánh chủ động;

Ta đã biết được các thông số như sau:

- ZH = 0

2.cos 2.cos 32, 44

1,50 sin 2 sin 2.23,9

b tw

υ H = ọ

H go v √a w

ut1

w

a u

⇒ KH =

w w1 1

⇒ Thỏa món điều kiện tiếp xỳc

7.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Ứng suât uốn sinh ra tại chân răng tính theo công thức

Tra bảng 6.15, ọH = 0,006

⇒ ừ = 0,006.73.3. √1185,1 = 6,32

⇒ KHv = 1+

6,32.38 ,7.35,4 2.11500.1,4.1,12 = 1,24

8.Kiểm nghiệm răng về quá tải

+ Hệ số quỏ tải Kqt = Tmax/T = 1,5+ úH max = [úH] √ Kqt = 344,8. √ 1,5 = 448,347 < [ú

H]max = 1260

+ úF1 max = úF1 Kqt = 58,678 1,6 = 90,68 < [úF1]max = 464

úF2 max = úF2 Kqt = 56,089 1,6 = 89,74 < [úF2]max = 360

Các thông số và kích thước bộ truyền

Gúc nghiêng của răng õ = 34,81°

d2 =

mz 2

cos β =

3.83 0,821 = 303,2 mm

Đường kính lăn:

dw1 = 2aw(ut1+1) = 2.118(5,11+1) = 1441,96 mm

dw2 = dw1ut1 = 1441,96 5,11 = 7368,41 mmĐường kính đỉnh răng

da1 = d1 + 2m = 76,73+ 2.3= 82,73mm

da2 = d2 + 2m = 303,2+ 2.3= 309,2 mmĐường kính đáy răng

480 121 3,95

II Cấp chậm :(bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng)

Theo bảng 6.2 [TL1] đối với thép 45 tôi cải thiện :

giới hạn mỏi tiếp xỳc :

0 lim 2 70

hệ số an toàn tiếp xỳc :

SH = 1,1giới hạn bền uốn :

0 lim 1,8( )

2.225 70 520 1,8.250 405

H F

MPa MPa

2.210 70 490 1,8.210 378

H F

MPa MPa

02 30.210 1,12.10

H N

Theo CT6.7 [TL1] :

Số chu kỡ thay đổi ứng suất tương đương :

120,9 60.1 .20000.(1 0,5 0,8 0,5) 2,76.10 3,35

0 lim F

[ ]=

H 1

.( 1)

[ ] u

H a

H F

K K

2

42,3 ( 1) 2,5.(3,35 1)

a z

lấy z2 = 142

 tỉ số truyền thực :

2 1

142 3,38 42

m

z u z

Tớnh lại aw :

1 2 w2

1,81 sin(2 ) sin(2.19,9 )

105( ) 142

m

230 0,006.73.0,59 2,18

Do đó

w w1 1

1

2 .

H H

H H

b d K

với cấp chính xác động học là 9chọn cấp chớnh xỏc về mức tiếp xỳc là 9khi đó cần gia công đạt độ nhám Ra = 1,25 0,63 m

do đó ZR = 1 với da < 700 mm ; KxH = 1

 thỏa món điều kiện bền

4.Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn :

1

w w1

2 .

230 0,016.73.0,54 5, 2

w w1 1

2 2.363847,1.1, 06.1,37

F Fv

F F

b d K

 thỏa món điều kiện bền uốn

5.Kiểm nghiệm răng về quá tải :

Theo CT6.48 [TL1] : với

ax 1,5 T

m qt

MPa < [ F2] max  272 MPa

 thỏa món điều kiện quá tải

Các thông số kích thước bộ truyền cấp chậm:

2,5.42 105

d2 m z 2  2,5.142 355  mm Đường kính

 thỏa món điều kiện bôi trơn

Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 tôi cải thiện có σ b=600 MPa , ứng

suất xoắn cho phép [τ ]=12−20 MPa

480 = 27,45 Lấy d 1 = 30 mm

Trục II : d 2 = 160

3 4,61 120,9 =53,85, Lấy d 2 = 55 mm

Trục III : d 3 = 160

3 4, 48 36,5 =79,5, Lấy d 3 = 80 mm Theo bảng (10.3_1/1) chọn chiều rộng ổ lăn :

Chiều dài moayơ bánh răng trụ:

Khoảng cách từ gối đỡ 0 đến bánh răng trụ thứ ba:

II Tính Toán thiết kế trục :

1.Vẽ sơ đồ trục sơ đồ chi tiết quay và lực từ các chi tiết quay tác dụng lên trục

+ Chọn hệ tọa độ Oxyz như hỡnh thỡ ta cú sơ đồ phân tích lực chung:

NVới D  t 63 ( theo bảng 16.10a [TL1] )

2.Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục :

 Fy1 = 954N ; Fy0 = 84N

1-3 1-2

47786

85523

9910222185

5914824236

100516 50258

296236 111389

z y x

202000

+Tại tiết diện 2 ( ổ O ) :

+Tại tiết diện 3 ( bánh răng 1 ) :

+Tại tiết diện 4 ( bỏnh răng 2 ) :

Vỡ tại ổ 1 khụng chịu mụmen uốn và xoắn (hỡnh vẽ) nờn chọn đườngkớnh giống như ổ 0

d5=30 mm

+Tại tiết diện 3 ( bánh răng 5 ) :

+Tại tiết diện 4 ( bánh răng 4 ) :

Do tớnh chất đối xứng của chỗ lắp bỏnh răng 3 và 4 nờn ta chọn đường

kớnh chỗ lắp bỏnh răng 4 là: d4 =45 mm

+Tại tiết diện 1 và 5(ổ lăn 0 và ổ lăn 1):

Do momen uốn và momen xoắn bằng 0 nờn ta chọn d=40 cho phự hợp với chỗ lắp bỏnh răng 3 và 4

+Tại tiết diện 3 ( ổ lăn 1 ) :

+Tại tiết diện 4 ( khớp nối ) :

III.Kiểm nghiệm trục

1.Kiểm nghiệm hệ số an toàn về mỏi của trục 1:

Nhận thấy có 2 tiết diện nguy hiểm là tiết diện qua 1-2 và qua 1-3Tại tiết diện qua 1-2(Chỗ lặp bánh răng 1) ta có:

+Mô men uốn toàn phần:

M u=√Mx 2 2

+My 2 2=129074 Nmm

+Mô men xoắn: T = 100516 (N.m)

Vậy mô men cản uốn và cản xoắn là:

 = 0,1.d3 = 0,1.343 = 3930,4 (mm3)

0 = 2. = 2.3930,4 = 7860,8 (mm3)

ứng suất uốn: u =

M u ω

Trục làm bằng thép C45 nên ta có:

Giới hạn mỏi uốn:  -1 = 256,2(MPa)

Giới hạn mỏi xoắn:-1 =152,5(MPa)

Hệ số tập trung ứng suất thực tế, tra bảng (15.3) [CTM II], đối vớirãnh then của trục có giới hạn bền  b  700 Mpa Ta có k = 1,75; k = 1,6.Tra bảng (15.2) [CTM II], ta có hệ số kích thước  = 0,77;  = 0,88.Đối với thép Cácbon, hệ số ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độbền mỏi lấy  = 0,1;  = 0,05

Coi ứng suất uốn thay đổi theo chu trình đối xứng, bỏ qua ứng suấtkéo hoặc nén gây ra, ta có a = u = 32,8MPa; m = 0

Vậy có hệ số an toàn xét riêng ứng suất uốn:

+Mô men uốn toàn phần:

T 1

2 ω0=

50258

2.7860 ,8=3,2 (MPa)Trục làm bằng thép C45 nên ta có:

Giới hạn mỏi uốn:  -1 = 256,2(MPa)

Giới hạn mỏi xoắn:-1 =152,5(MPa)

Hệ số tập trung ứng suất thực tế, tra bảng (15.3) [CTM II], đối vớirãnh then của trục có giới hạn bền  b  700 Mpa Ta có k = 1,75; k = 1,6.Tra bảng (15.2) [CTM II], ta có hệ số kích thước  = 0,77;  = 0,88.Đối với thép Cácbon, hệ số ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độbền mỏi lấy  = 0,1;  = 0,05

Coi ứng suất uốn thay đổi theo chu trình đối xứng, bỏ qua ứng suấtkéo hoặc nén gây ra, ta có a = u =26,46MPa; m = 0

Vậy có hệ số an toàn xét riêng ứng suất uốn:

2.Kiểm nghiệm hệ số an toàn về mỏi của trục 2:

Nhận thấy có 2 tiết diện nguy hiểm là tiết diện qua 2-2 ,2-3 và 2-4

Do tiết diện 2-2 và tiết diện 2-4 là như nhau nên ta chỉ cần kiểmnghiệm tiết diện 2-2

Tại tiết diện qua 2-2 (chỗ lắp bánh răng 3) ta có:

+Mô men uốn toàn phần:

M u=√Mx 2 2+My 2 2=316486 Nmm

Vậy mô men cản uốn và cản xoắn là:

 = 0,1.d3 = 0,1.453 = 9112,5 (mm3)

0 = 2. = 2 9112,5 =18225 (mm3)

ứng suất uốn: u =

M u ω

 u =

3164869112,5 =34,73 (MPa)ứng suất xoắn  =

T

2 ω0=

182074

2 18225=5 (MPa)Trục làm bằng thép C45 nên ta có:

Giới hạn mỏi uốn:  -1 = 256,2(MPa)

Giới hạn mỏi xoắn:-1 =152,5(MPa)

Hệ số tập trung ứng suất thực tế, tra bảng (15.3) [CTM II], đối vớirãnh then của trục có giới hạn bền  b  700 Mpa Ta có k = 1,75; k = 1,6.Tra bảng (15.2) [CTM II], ta có hệ số kích thước  = 0,70;  = 0,82.Đối với thép Cácbon, hệ số ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độbền mỏi lấy  = 0,1;  = 0,05

Coi ứng suất uốn thay đổi theo chu trình đối xứng, bỏ qua ứng suấtkéo hoặc nén gây ra, ta có a = u = 22,01 MPa; m = 0

Vậy có hệ số an toàn xét riêng ứng suất uốn:

Mặt khác ở đây do a = m = max= 5 Mpa nên hệ số an

toàn xét riêng ứng suất xoắn là:

*Tại tiết diện qua 2-3 ta nhận thấy rằng:

+Mô men uốn toàn phần:

M u=√Mx 3 2+My 3 2=636220( Nmm)

+Mô men xoắn: T= 182074 (N.mm)

T

2ω0=

182074 2.33275=2,74 (MPa)Trục làm bằng thép C45 nên ta có:

Giới hạn mỏi uốn:  -1 = 256,2(MPa)

Giới hạn mỏi xoắn:-1 =152,5(MPa)

Hệ số tập trung ứng suất thực tế, tra bảng (15.3) [CTM II], đối vớirãnh then của trục có giới hạn bền  b  700 Mpa Ta có k = 1,75; k = 1,6.Tra bảng (15.2) [CTM II], ta có hệ số kích thước  = 0,70;  = 0,82.Đối với thép Cácbon, hệ số ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độbền mỏi lấy  = 0,1;  = 0,05

Coi ứng suất uốn thay đổi theo chu trình đối xứng, bỏ qua ứng suấtkéo hoặc nén gây ra, ta có a = u = 38,24 MPa; m = 0

Vậy có hệ số an toàn xét riêng ứng suất uốn:

3.Kiểm nghiệm hệ số an toàn về mỏi của trục 3:

Nhận thấy có 1 tiết diện nguy hiểm là tiết diện qua 3-1 và tiết diện 3-2 -Tại tiết diện qua 3-1 ( chỗ lắp bánh răng 6) ta có:

+Mô men uốn toàn phần:

M u=√Mx 2 2+My 2 2=1118976 Nmm

Vậy mô men cản uốn và cản xoắn là:

 = 0,1.d3 = 0,1.803 = 51200 (mm3)

0 = 2. = 2.51200 = 102400 (mm3)

ứng suất uốn: u =

M u ω

 u =

1118976

51200 =21,86 (MPa)ứng suất xoắn  =

T

2ω0=

1231140 2.102400=6, 01 (MPa)Trục làm bằng thép C45 nên ta có:

Giới hạn mỏi uốn:  -1 = 256,2(MPa)

Giới hạn mỏi xoắn:-1 =152,5(MPa)

Hệ số tập trung ứng suất thực tế, tra bảng (15.3) [CTM II], đối vớirãnh then của trục có giới hạn bền  b  700 Mpa Ta có k = 1,75; k = 1,6

Tra bảng (15.2) [CTM II], ta có hệ số kích thước  = 0,70;  = 0,82.Đối với thép Cácbon, hệ số ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độbền mỏi lấy  = 0,1;  = 0,05.

Coi ứng suất uốn thay đổi theo chu trình đối xứng, bỏ qua ứng suấtkéo hoặc nén gây ra, ta có a = u = 38,45 MPa; m = 0

Vậy có hệ số an toàn xét riêng ứng suất uốn:

-Tại tiết diện qua 3-2 ( chỗ lắp ổ lăn 1) ta có:

+Mô men uốn toàn phần:

M u=√Mx 2 2+My 2 2=1091430 Nmm

Vậy mô men cản uốn và cản xoắn là:

 = 0,1.d3 = 0,1.703 = 34300 (mm3)

0 = 2. = 2.34300 = 68600 (mm3)

ứng suất uốn: u =

M u ω

 u =

1091430

34300 =31 ,82 (MPa)ứng suất xoắn  =

T

2ω0=

1231140 2.68600=8 ,97 (MPa)Trục làm bằng thép C45 nên ta có:

Giới hạn mỏi uốn:  -1 = 256,2(MPa)

Giới hạn mỏi xoắn:-1 =152,5(MPa)

Hệ số tập trung ứng suất thực tế, tra bảng (15.3) [CTM II], đối vớirãnh then của trục có giới hạn bền  b  700 Mpa Ta có k = 1,75; k = 1,6.Tra bảng (15.2) [CTM II], ta có hệ số kích thước  = 0,70;  = 0,82.Đối với thép Cácbon, hệ số ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độbền mỏi lấy  = 0,1;  = 0,05

Coi ứng suất uốn thay đổi theo chu trình đối xứng, bỏ qua ứng suấtkéo hoặc nén gây ra, ta có a = u = 31,82 MPa; m = 0

Vậy có hệ số an toàn xét riêng ứng suất uốn:

Tra bảng (9.2) [TKHDD I], theo tiêu chuẩn TCVN 2261-77 ta có với trục

1 thì đường kính vị trí lắp then là d1 = 25 mm do đó các thông số của thenlà: b = 8; h = 7; t1 = 4; t2 = 2,8; chọn chiều dài then l =22 mm

- Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức (7.17) [TKCTM] :

σ d=2 M u

dkl ≤[σ d]với Mu = 129074 Nmm ; d = 25 mm ; k = 3 mm ; l = 25 mm

Do ứng suất tại mối ghép là cố định, tải trọng tĩnh,vật liệu chọn là

thép CT6 nên ta có [σ ] d = 150 N/mm2

=>

2

2.129074

137, 6 / 25.3.25

c

N/mm2 < [ τ ]cVậy then lắp trên trục 1 đã thoả mãn

2.Tính then cho trục 2

Tra bảng (9.1a) [TKHDD I], ta có với trục 2 thì đường kính vị trí lắpthen là d = 45 Để đồng nhất ta chọn then có các thông số như sau: b = 14;

h = 9; t = 5,5; t1 = 3,8; chọn chiều dài then l =35 mm

- Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức (9.1) [TKCTM]:

Trong đó b = 14 mm

Tra bảng (7.21) [TKCTM] có: [ τ ]c = 120 N/mm2 ;

=>

2.316486

28,7 45.14.35

c

N/mm2 < [ τ ]cVậy then lắp trên trục 2 đã thoả mãn

3 Tính then cho trục 3

a.Với trục có đường kính vị trí lắp then d = 65 mm Tra bảng (9.1a)

[TKHDD I], ta chọn then có các thông số : b = 18; h = 11; t = 7; t1 = 4,4;chọn chiều dài then l =40 mm

- Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức (7.17) [TKCTM]:

σ d=2 M u

dkl ≤[σ d]với Mu = 1118976 Nmm ; d = 65 mm ; k = 6,2 mm ; l = 40 mm

Do ứng suất tại mối ghép là cố định, tải trọng tĩnh,vật liệu chọn là

c

N/mm2 < [ τ ]cVậy then lắp trên trục 3 đã thoả mãn

b Với trục có đường kính vị trí lắp then d = 80 mm Tra bảng (9.1a)

[TKHDD I], ta chọn then có các thông số : b = 22; h = 14; t =9; t1 = 5,4;chọn chiều dài then l = 90 mm

- Kiểm nghiệm sức bền dập theo công thức (7.17) [TKCTM]:

σ d=2 M u

dkl ≤[σ d]với Mu = 1118976 Nmm ; d = 80 mm ; k = 8,6 mm ; l = 90 mm

Do ứng suất tại mối ghép là cố định, tải trọng tĩnh,vật liệu chọn là

c

N/mm2 < [ τ ]cVậy then lắp trên trục 3 đã thoả mãn

Kết luận: Các then đều đã thoả mãn điều kiện về sức bền dập và sức bền sứcbền cắt

Phần 5: Chọn ổ lănvà kết cấu vỏ hộp

I.Chọn ổ lăn

1.Chọn ổ lăn cho trục 1 :

_Dựa theo tải trọng :

vỡ 2 lực dọc trục Fa1 và Fa2 triệt tiờu lẫn nhau

0 0,3

a r

F F

2.Chọn ổ lăn cho trục 2 :

_ Dựa theo tải trọng :

Vỡ 2 lực dọc trục Fa3 và Fa4 triệt tiờu lẫn nhau

0 0,3

a r

F F

3.Chọn ổ lăn cho trục 3 :

_Dựa theo tải trọng :

vỡ 2 lực dọc trục Fa1 và Fa2 triệt tiờu lẫn nhau

0 0,3

a r

F F

_Vật liệu dùng để đúc vỏ hộp giảm tốc là gang xám GX15-32

_Độ dốc : lấy = 10

+Đường kính bu lụng và vớt :

_Đường kính bu lông nền, d1 :

d1>0,04 aw+10=0,04 230+10=19,2