đồ án cơ sở thiết kế chi tiết máy.

Đây là đồ án môn học chi tiết máy.thiết kế hộp giảm tốc i.MÌnh đã tính toán rất kỹ lưỡng và cụ thể các bạn có thể tham khảo và làm tôt hơn.Nếu bạn nào càn bản vẽ thì gửi mail cho mình mình sẽ gui cho.mail:quachthoa41gmail.com.

Phần 1: TíNH TOáN Hệ DẫN ĐộNG

I Chọn động cơ

1 Xác định công suất cần thiết của động cơ

Công suất cần thiết lớn nhất Nct trên trục động cơ đợc xác định theo côngthức:

Nct = Nt / 

Trong đó :

 Nct - Công suất cần thiết trên trục động cơ

 Nt - Công suất tính toán trên trục máy công tác

N t F v 1 92KW

1000

42 , 0 4580 1000

.







Với F , v - là lực kéo và vận tốc băng tải

  - Hiệu suất chung của hệ dẩn động

Theo sơ đồ tải trọng đề bài thì :  = k k

- ol = 0,995 - hiệu suất của một cặp ổ lăn;

( vì ổ lăn đợc che kín)

- br = 0,97 - hiệu suất của một cặp bánh răng ;

- k = 0.99 - hiệu suất của khớp nốitrục đàn hồi;

- x = 0,93 - hiệu suất của bộ truyền xích;

(bộ truyền xích để hở ) Thay số ta có :  = 0.99 0,9954 0,972 0,93  0,85

4 1

t

t T

Chọn sơ bộ tỉ số truyền của toàn bộ hệ thống là usb

Theo bảng 2.4 (sách tính toán thiết kế tr 21 );

Chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc đồng trục bánh răng trụ 2 cấp là

mm

Số vòng quay của trục máy công tác ( của tang ) là nlv :

nlv =

300

42 , 0 60000

T T

T

% =81.5 ; cos = 0,82 ;khối lợng động cơ:35 kg

Kết luận:

Động cơ K122S 4 có kích thớc phù hợp với yêu cầu thiết kế.

II PHÂN PhốI Tỷ Số TRUYềN

n u

54 2

1





u u

u c

Kết luận : uc = 54 ; u1 = u2 = 4,24 ; uxích = 3

2 Xác định công xuất, momen và số vòng quay trên các trục.

Tính công suất, mô men, số vòng quay trên các trục

(I, II, III, T {tang}) của hệ dẫn động

Công suất :

Nđc =2.2 kW ; nlv =26.7 vg/ph

Do công suất thực của động cơ nhỏ hơn công suất cần thiết ở chế

độ lớn nhất Nct

Trôc I NI = Nct k ol = 2,26 0,99 0,995 = 2.23 KWTrôc II NII = NI ol .br = 2,23 0,995 0,97 = 2,15 KWTrôc III NIII = NII br ol = 2,15 0,97 0,995 = 2,07 KWTruc tang Nt = NII x ol = 2,07 0,93 0,995 = 1,92 KW

Sè vßng quay:

Trôc I nI = n®c = 1440 vg/ph

24 , 4

N

N mm

Tt = 9,55 106 686742

7 , 26

92 , 1 10 55 ,

Tải trọng va đập vừa, lấy Kđ = 1,5 – hệ số tải trọng động

Chọn khoảng cách trục a  40.t

 Ka = 1 – hệ số chiều dài xích

Bộ truyền nằm ngang

 Ko = 1 – hệ số xét đến cách bố trí bộtruyền

Bộ truyền có thể điều chỉnh đợc

 Kđc = 1- hệ số xét đến khả năng điềuchỉnh

=1,5 1 1 1 1,5 1,25 = 2,81

Hệ số răng đĩa dẩn KZ = 25/ Z1 = 1

Hệ số vòng quay Kn = n0 / n1 = 50/ 80 = 0,625 ; với n0 = 50vg/ph

điều kiện t < tmax

 Lực tác dụng lên trục đĩa xích đợc xác định theo công thức

Fr = Kt Ft = 6 107.Kt N/ Z1 n1 t

Trong đó Kt = 1,15 – là hệ số xét đến trọng lợng củaxích tác dụng lên trục ( ở đây bộ truyền nằm ngang )

Thay số ta có

Fr = 6 107.1,15 2,07/ 25 80 31,75 = 2249.3 (N)

iV TíNH Bộ TRUYềN BáNH RĂNG TRONG HộP GIảM TốC

Vì là hộp giảm tốc đồng trục, đã chọn tỷ số truyền u1= u2 do đó bộ truyềncấp nhanh không dùng hết khả năng tải cho nên ta tính bộ truyền cấpchậm trớc , bộ truyền cấp nhanh có thể lấy gần nh toàn bộ số liệu của bộtruyền cấp chậm

A.Tính toán bộ truyền cấp chậm (bánh trụ răng nghiêng).

2 Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép.

Do bộ truyền làm việc trong điều kiện che kín đủ dầu bôi trơn nên dạnghỏng chủ yếu là tróc mỏi, do đó ta tính toán theo độ bền tiếp xúc – taxác định ứng suất tiếp xúc cho phép

Số chu kì chịu tải trọng thay đổi tơng đơng của bánh lớn đợc xác địnhtheo công thức

N HE 60 Cn /u . t i. T i /T 3 t i /t ck

1 1

3

Trong đó : C = 1 – là số lần ăn khớp của răng trong một vòng quay

ti= 40000 là tổng thời gian làm việc của bộ truyền

ti – là thời gian làm việc ở chế độ tải trọng Ti

theo bảng 10.8 với độ rắn bề mặt răng bánh nhỏ 250 HB có thể lấy

NHO= 17.106 vậy với bánh nhỏ ta cũng có NHE1 > NHO

Do bánh răng không đợc tăng bề mặt nên chọn hệ số an toàn SH = 1,1

Ta có

H3  = (Hgh3 /SH ) ZR ZV KL.KXH = 570/1,1 = 518 MPa H4  = (Hgh4 /SH ) ZR ZV KL.KXH = 470/1,1 = 427 MPa

đối với bộ truyền bảnh răng trụ răng nghiêng H  đợc xác định theocông thức         

H H

H

504 427 18 , 1 18

, 1

5 , 472 427

518 5 , 0 5

, 0

4

4 3

Vậy ta chọn  H  Max = 1260 MPa

3 Tính ứng suất uốn cho phép :

Fgh4 = 1,8.200 = 360 MPa

Bộ truyền làm việc một chiều => lấy KFC = 1 - hệ số ảnh hởng đặt tải,

Hệ số an toàn SF = 1,75 - bảng 6.2 (sách tính toán thiết kế T1)

Do đó theo công thức 6.2a (sách tính toán thiết kế T1)

3

.

.

a H

H

u

K T

Tra theo d ứng với bảng 6.7 (sách tính toán thiết kế T1)

Ta có: KHB = 1,05 Thay vào ta có: a2 = 43(4,24+1)

25 , 0 24 , 4 5 , 472

05 , 1 60390

 145,26 mm

Ta lấy a2 = 145 mm

5 Các thông số ăn khớp:

Mô đun pháp m = ( 0,01  0,02 ) a2 = 1,45 2,90 mm Theo dãy tiêu chuẩn ta chọn m = 2,5

Hệ số trùng khớp

 = b sin / .m = 40.0,317/ 3,14 2,5 =1,62

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Yêu cầu cần phải đảm bảo H  [H]

H = ZM ZH Z 2

3

3

.

) 1 (

2



d u b

u K T

m w

m

;Trong đó : - ZM : Hệ số xét đến ảnh hởng cơ tính vật liệu;

cos 2

=

) 21 2 sin(

) 33 , 17 cos(

2

Vận tốc bánh dẫn : v = 0 , 986

60000

340 36 , 55 60000

145 986 , 0 73 002 , 0

u

a v g





13 , 1 05 , 1 60390 2

36 , 55 40 842 , 0 1

2

1

w w H Hv

K K T

d b K

KH = KH KHV KH = 1,05.1,01.1,13  1,2

Thay số : H = 274.1,69.0,79 2

) 36 , 55 (

238 , 4 40

) 1 238 , 4 (

2 , 1 60390

 442 MPa Tính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [H] = [H] ZRZVKxH

Với v = 0,986 m/s  ZV = 1 (vì v < 5m/s ) , Cấp chính xác động học là 9,chọn mức chính xác tiếp xúc là 8 Khi đó cần gia công đạt độ nhám là RZ

= 2,5 1,25 m Do đó ZR = 0,95, với da< 700mm  KxH = 1

 [H] = 472,5.1.0,95.1  449 MPa

Do  H  [ H ] nên răng thoả mãn độ bền tiếp xúc.

7 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

Yêu cầu F  [F] ; Theo công thức 6.43 (sách tính toán thiết kế T1)

F3 = 2.T3.KFYYYF3/( bwdw3.m)

Tính các hệ số :

Tra theo d ứng với bảng 6.7 (sách tính toán thiết kế T1), ta có KF =1,12 ; với v < 2,5 m/s tra bảng 6.14 (sách tính toán thiết kế T1, trang107) cấp chính xác 9 thì KF = 1,37

Tra bảng 6.16 chọn go= 73

Theo bảng 6.15 => F =0,006

238 , 4

145 986 , 0 73 006 , 0

1 F

m

w o u

a v g

K K T

d b K

8 Kiểm nghiệm răng về quá tải

Kqt = Tmax/ T = 1,4

H4 max = H K qt  442 1 , 4  522 , 98 MPa < [H]max = 1260 MPa;

F3max = F3 Kqt = 73,5 1,4 = 102,9 MPa ;

F4 max = F4 Kqt = 67 1,4 = 93,8 MPa

vì F3max < [F3]max = 464 MPa, F4max < [F4]max = 360 MPa

nên răng thoả mãn về điều kiện quá tải

Kết luận : Bộ truyền cấp chậm làm việc an toàn.

Thông số cơ bản của bộ truyền cấp chậm :

B.Tính toán bộ truyền cấp nhanh (bánh trụ răng nghiêng).

Do hộp đồng trục, bộ truyền cấp nhanh không dùng hết khả năng tải cho

nên ta lấy các thông số cơ bản nh đối với bộ truyền cấp chậm, riêng đốivới chiều rộng bánh răng lấy bằng 2/3 chiều rộng bánh răng của cấpchậm b1 = 2 b /3 = 2.40/3  27 lấy b1 = 30 mm

Với các thông số nh vậy ta tiến hành kiểm nghiệm độ bền của chúng

1 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc.

Yêu cầu cần phải đảm bảo H  [H]

H = ZM ZH Z 2

1 1

1

.

) 1 (

2



 u d b

u K T

m

m

;Trong đó : - ZM : Hệ số xét đến ảnh hởng 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;

cos 2

=

) 21 2 sin(

) 33 , 17 cos(

2

145 17

, 4 56 002 , 0

u

a v g





09 , 1 05 , 1 14789 2

36 , 55 30 73 , 2 1

2

1

w w H Hv

K K T

d b K

KH = KH KHV KH = 1,03.1,13.1,09  1,3

Thay số : H = 274.1,69.0,79 2

) 36 , 55 (

238 , 4 30

) 1 238 , 4 (

3 , 1 14789

 263 MPaTính chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép : [H] = [H] ZRZVKxH

Với v = 4,17 m/s  ZV = 1 (vì v < 5m/s ) , Cấp chính xác động học là 8,chọn mức chính xác tiếp xúc là 8 Khi đó cần gia công đạt độ nhám là RZ

= 2,5 1,25 m Do đó ZR = 0,95, với da< 700mm  KxH = 1

 [H] = 472,5.1.0,95.1  449 MPa

Do  H  [ H ] nên răng thoả mãn độ bền tiếp xúc.

2 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn.

Yêu cầu F  [F] ; Theo công thức 6.43 (sách tính toán thiết kế T1)

F1 = 2.T1.KFYYYF1/( bw1dw1.m)

Tính các hệ số :

Tra theo d ứng với bảng 6.7 (sách tính toán thiết kế T1), ta có KF =1,08 ; với v < 5 m/s tra bảng 6.14 (sách tính toán thiết kế T1, trang107) cấp chính xác 8 thì KF = 1,27

Tra bảng 6.16 chọn go= 56

Theo bảng 6.15 => F =0,006

238 , 4

145 17 , 4 56 006 , 0

a v g





d b K

Ta thấy độ bền uốn đợc thoả mãn

vì F1max < [F1]max = 464 MPa, F2max < [F2]max = 360 MPa

nên răng thoả mãn về điều kiện quá tải

Kết luận : Bộ truyền cấp nhanh làm việc an toàn.

Thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh :

Lực ăn khớp của 2 bộ truyền sẽ đợc tính ở phần tính toán thiết kế trục.

- Loại nối trục vòng đàn hồi

- Tra bảng 16.10a kích thớc cơ bản của nối trục vòng đàn hồi đợc tratheo mômem xoắn T =14,789 (N.m)

Tính các lực tác dụng lên trục: Lực do khớp nối, lực tác dụng lên bánh răng, Lực do xích

Các thành phần lực trong thiết kế đợc biểu diễn nh hình vẽ phần trên.Lực tác dụng của khớp nối: FK = (0,2  0,3).2TI /D0 ,

Với : T = 14789 N.mm , D0 = 50 mm

  

50

14789 2 ).

3 , 0

2 , 0 (

1

5 , 18

21 534

β

α

Cos

tg Cos

Cos

tg F

5 , 18 cos

21

2182 β

α ω

Đờng kính trục vào đợc xác định theo công thức kinh nghiệm

dI = ( 0,8  1,2) dđc , với đờng kính trục động cơ đã chọn dđc = 28 mm

Ta chọn d10 = dđc = 28 (mm) - đờng kính đoạn lắp với khớp nối

Đờng kính 2 ngõng trục lắp với ổ lăn lấy bằng d11= d13 = 30 mm

Đờng kính đoạn trục lắp với bánh răng lấy bằng d12= 35 mm

Chiều rộng ổ lăn lấy gần đúng theo bảng 10.2 là bo= 19 mm

Vì đờng kính chân răng của bánh răng df1 = 49,11 mm, nên ta chế tạotrục liền bánh răng

Đờng kính trục bị dẫn đợc xác định theo công thức kinh nghiệm

d= ( 0,3  0,35) a

Với a=145 mm

Ta chọn :

Đờng kính trục trung gian d21 = d22 = 45 (mm) – chỗ lắp bánh răng

Đờng kính 2 ngõng trục lắp với ổ lăn lấy bằng d20= d23 = 40 mm

Chiều rộng ổ lăn lấy gần đúng theo bảng 10.2 là bo= 23 mm

Đờng kính trục ra d31 = 45 (mm) – chỗ lắp bánh răng

Đờng kính 2 ngõng trục lắp với ổ lăn lấy bằng d30= d32= 40 mm

Đờng kính lắp đĩa xích lấy bằng d33 = 35 mm

Chiều rộng ổ lăn lấy gần đúng theo bảng 10.2 là bo= 23 mm

 Theo bảng 9.1a ta chọn then bằng cho trục 3 có kích thớc

Chiếu các lực theo trục oy : 

Giải hệ này ta đợc Ry11 =-158 (N), Ry10 = -58 (N)

Vậy chiều của Ry11 và Ry10 ngợc với chiều trên hình vẽ

Theo trục ox: 

.

0

13 11 13 1 12 1

11 1 10

l R l F l F M

R F R F X

x t

k o

x t x k

Giải hệ này ta đợc Rx 11 = -174(N), Rx 10 = -508 (N)

Vậy chiều của Rx 11 và Rx 10 ngợc với chiều trên hình vẽ

Từ đó ta có sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu của trục vào nh trang

sau:

Fk

Fa1

Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu của trục vào

 Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu của trục ra

Tính các phản lực R (chỉ số chỉ thứ tự phơng , trục,đầu ổ) và vẽ biểu đồmômen

Chiếu các lực theo trục oy :

2

0

31 31 32 4 4 4 1

31 4 30

l R l F d F M

R F R Y

y r

a o

y r y

Giải hệ này ta đợc Ry31 = 284,2 (N), Ry30 = 1167, (N)

Theo trục ox:

.

0

31 31 32 4 33 1

31 4 30

l R l F l F M

R F R F X

x t

x o

x t x x

Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu của trục ra

 Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu của trục trung gian

Tính các phản lực R (chỉ số chỉ thứ tự phơng , trục,đầu ổ) và vẽ biểu đồmômen

Chiếu các lực theo trục oy : 

2

0

21 21 3

23 2 2 2 1

11 3 2 20

3 R l d

F l F d F M

R F F R Y

y a

r a

o

y r r y

Theo trôc ox: 

22 3 23 21 21 2

Sơ đồ đặt lực, biểu đồ mômen và kết cấu của trục trung gian

c Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi :

 Do yêu cầu đề ra cho phép ta chỉ cần tính chính xác cho mộttrục nên ta chọn trục trung gian để tính ( trục II )

Dựa vào kết cấu của trục II đã chọn sơ bộ nh trên và biểu đồ mô men

t-ơng ứng đã vẽ ở trên ta thấy 2 tiết diện nguy hiểm cần đợc kiểm tra về độbền mỏi đó là 2 tiết diện lắp bánh răng 2 và 3

 Các ổ lăn trên trục lắp theo kiểu k6 và lắp bánh răng theokiểu k6 kết hợp lắp then

 Theo điều kiện công nghệ để lắp ráp ta chọn then ở các vị trícùng 1 loại then , Theo bảng 9.1a ta chọn then bằng có kích thớc nh sau: Bxh =14x9

, 5740 75

,

2 1

2 1

67547 60390

75 , 0 42748

75 ,

1 2

, 91237 9

,

2 2

2 2

122445 60390

75 , 0 110714

75 ,

2 2

2

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

Kết cấu trục thiết kế đợc phải thoả mãn điều kiện:

ss.s / s2 s2  s

Trong đó: [s] – hệ số an toàn cho phép, [s] = 1,5 2,5

khi cần tăng độ cứng thì [s] = 2,5 3

s , s - hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trờng hợp ứng suất pháp hoặc ứngsuất tiếp, đợc tính theo công thức sau đây:

a, a, m, m là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp

và ứng suất tiếp tại tiết diện xét

Tra bảng 10.5 trục làm bằng thép C45 ; có b = 600 MPa

 -1 = 0,436.600 = 261,6MPa

 -1  0,58-1 = 0,58 261,6 =151,7 MPa

Xét tại tiết diện 1

Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kì

đối xứng ,do đó a tính theo ct 10.22

 

d

t d t b d

2

32

.

3 1

2

16

.

3 01

m1 = a = T/2Wo1 = 1,692 MPa

Phơng pháp gia công trên máy tiện , tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu

đạt Ra = 2,5 …0,004).a 0,63 m, do đó theo bảng 10.8 , hệ số tập trung ứng suất

do trạng thái bề mặt Kx = 1,1

Không dùng các phơng pháp tăng bền bề mặt do đó hệ số tăng bền Ky =1Theo bảng 10.12 khi dung dao phay ngón , hệ số tập trung ứng suất tạirãnh then ứng với vật liệu b = 600 MPa là K = 1,76 và K = 1,54

6 , 261

d K

Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp s theo ct 10.21

692 , 1 1 , 2

7 , 151

Ta thấy hệ số an toàn quá lớn so với hệ số an toàn cho phép nên ta giảm

đờng kính trục taị tiết diện 1 xuống còn d22= 30 mm, đồng thời chọn lạithen với kích thớc (b x h = 8 x 7 , t1 = 4, l1 = 36) và kiểm nghiệm lại tathấy :

Trục tại tiết diện 1 thoả mãn về độ bền mỏi với hệ số an toàn S= 6,24

Xét tại tiết diện 2 có d 23 = 45 (mm)

Phơng pháp gia công trên máy tiện tại tiết diện đạt Ra = 2,5 …0,004).a 0,63 m,

do đó theo bảng 10.8 , hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt Kx =1,1

Không dùng các phơng pháp tăng bền bề mặt do đó hệ số tăng bền Ky =1Với trục thép Cacbon =>  =0,05 ;  = 0

Theo ct 10.22

85 , 8907 2

32

16

6 , 261

d K

7 , 151

d K

Ta giảm đờng kính trục taị tiết diện 2 xuống bằng tại tiết diện 1 còn là

d23= 30 mm, đồng thời chọn lại then với kích thớc

(b x h = 8 x 7 , t1 = 4, l2 = 40) và kiểm nghiệm lại ta thấy :Trục tại tiết diện 2 thoả mãn về độ bền mỏi với hệ số an toàn S= 2,7

 Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh (Công thức

10.27…0,004).a 10.30)

Điều kiện trục thoả mãn về độ bền tĩnh là: td  2 3 2  

Trong đó :  =Mmax/(0,1.d3) = 110714/(0,1.303) = 41 MPa

.

2

1

Độ bền cắt ct 9.2

 c

t c

b l d

T



.

2

Trên ổ 2 R 2 2 158 2 174 2 235

y r2  11 R x11   