bản thiết kế hệ dẫn động xích tải

Cơ sở thiết kế máy là một môn học nhằm nghiên cứu rồi tính toán thiết kế các tiết máy có công dụng chung.

Đồ án cơ sở thiết kế máy LỜI NÓI ĐẦU Cơ sở thiết kế máy là một môn học nhằm nghiên cứu rồi tính toán thiết kế các tiết máy có công dụng chung. Môn học đã đưa ra những kiến thức rất cơ bản về cấu tạo,nguyên lý cũng như phương pháp tính toán các chi tiết máy có công dụng chung.Từ đó sinh viên có thể giải quyết được những bài toán thực tế lám ra các chi tiết một cách khoa học nhất. Đối với sinh viên Cơ khí thì môn học lại càng có ý nghĩa quan trọng hơn. Có thể nói đó là một kho tàng kiến thức chuyên môn. Vì vậy việc thực hiện đồ án của môn học là một bước rất quan trọng để ta có thể tiếp cận được với tri thức, với thực tiễn. Từ đó hoàn thiện chuyên môn. Trong quá trình thực hiện đồ án, với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Vũ Xuân Trường, em đã hoàn thành bản thiết kế hệ dẫn động xích tải dùng hộp giảm tốc bánh răng côn 1 cấp. Tuy vậy, với thời gian có hạn và những kiến thức còn thiếu sót nên bài làm không thể tránh khỏi những sai lầm. Rất mong nhận được sự chỉ bảo của quý thầy cô cùng bè bạn. Trong quá trình thưc hiện đồ án môn học có sử dụng các tài liệu: - Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí .Trịnh Chất –Lê Văn Uyển-T1. - Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí .Trịnh Chất –Lê Văn Uyển-T2. Em xin chân thành cảm ơn! Hưng Yên, ngày 10 tháng 04 năm 2010 Sinh viên Đặng Đức Đại Giáo viên hướng dẫn: Vũ Xuân Trường Sinh viên thực hiện: Đặng Đức Đại Lớp: CTK8LC2 Đồ án cơ sở thiết kế máy MỤC LỤC Bản thuyết minh đồ án gồm những phần chính sau: Phần I : Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền. Phần II : Tính toán thiết kế các bộ truyền. Phần III : Tính toán và kiểm nghiệm trục, chọn then. Phần IV : Tính và chọn ổ, khớp nối. Phần V : Bôi trơn ăn khớp và bôi trơn ổ trục. Phần VI : Thiết kế vỏ hộp giảm tốc và các chi tiết máy khác. Phần VII : Xây dựng bản vẽ lắp và chọn kiểu lắp ghép. Giáo viên hướng dẫn: Vũ Xuân Trường Sinh viên thực hiện: Đặng Đức Đại Lớp: CTK8LC2 Đồ án cơ sở thiết kế máy TÀI LIỆU THAM KHẢO 1, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí .Trịnh Chất –Lê Văn Uyển - T1. 2, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí .Trịnh Chất –Lê Văn Uyển - T2. Giáo viên hướng dẫn: Vũ Xuân Trường Sinh viên thực hiện: Đặng Đức Đại Lớp: CTK8LC2 Đồ án cơ sở thiết kế máy II. Bộ truyền trong 2.1. Chọn vật liệu: Theo bảng 6.1- 92 [I] chọn: Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB 241…285, có σ b1 = 850 MPa, σ ch1 = 580MPa Bánh lớn: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241…285 , có σ b2 = 850 MPa, σ ch2 = 580MPa 2.2. Phân phối tỉ số truyền: u br = 3,4 2.3. Xác định ứng suất cho phép Theo bảng 6.2 với thép 45, tôi cải thiện đạt rắn HB 180…350 o Hlim 2HB 70s = + S H = 1,1 o Flim 1,8HBs = S F = 1,75 Trong đó o Hlim s và o Flim s là ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở S H , S F là hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốn Chọn độ rắn bánh răng nhỏ HB 1 = 275; độ rắn bánh răng lớn HB 2 = 260 o Hlim1 1 2HB 70 2.275 70 620MPas = + = + = o Flim1 1,8 . 275 495MPas = = o Hlim2 2 2HB 70 2.260 70 590MPas = + = + = o Flim 2 1,8 . 260 468MPas = = Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc N HO = 2,4 HB H30 (CT 6.5 – 93) [I] => N HO1 = 2,4 2,4 7 HB1 30 H 30.275 2,15.10= = => N HO2 = 2,4 2,4 7 HB2 30 H 30.260 1,88.10= = Số chu kì thay đổi ứng suất tương đương N HE = ii i tn T T c .60 3 max ∑         ( CT 6.7 – 93) [I] => N HE1 = 60.1.354,62.24000.( 1 3 . 7 2 + 0,8 3 . 7 3 +0,3 3 . 7 2 ) Giáo viên hướng dẫn: Vũ Xuân Trường Sinh viên thực hiện: Đặng Đức Đại Lớp: CTK8LC2 Đồ án cơ sở thiết kế máy = 26 . 10 7 > N HO1 . Do đó hệ số tuổi thọ K HL1 = 1 => N HE2 = 60.1.104,3. 24000.( 1 3 . 7 2 + 0,8 3 . 7 3 +0,3 3 . 7 2 ) = 7,7.10 7 > N HO2 => K HL2 = 1 Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σ H ] = HLxHVR H H KKZZ S lim         ° σ (CT 6.1 – 91) [I] Trong đó: Z R : hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc. Z v : hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng. K xH : hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng. Chọn sơ bộ Z R .Z v .K xH = 1 => [σ H ] 1 = 620 .1 563,6 1,1 = MPa [σ H ] 2 = 590 .1 536,4 1,1 = MPa Vậy để tính bộ truyền bánh răng côn răng thẳng ta lấy [σ H ] = [σ H ] 2 = 536,4 MPa Theo ( CT 6.8 – 93) [I] N FE = ii m i tn T T c F .60 max ∑         N FE1 = 60.1.354,62. 24000.( 1 6 . 7 2 + 0,8 6 . 7 3 +0,3 6 . 7 2 ) = 20,3. 10 7 > N FO = 4.10 6 . Do đó K FL1 = 1 N FE2 = 60.1.104,3. 24000.( 1 6 . 7 2 + 0,8 6 . 7 3 +0,3 6 . 7 2 ) = 5,98. 10 7 > N FO = 4.10 6 . => K FL2 = 1 Theo ( CT 6.2 – 92) [I] [ ] FLFCxFSR F F F KKKYY S . lim         ° = σ σ Với K FC : Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải. Với bộ truyền quay 1 chiều K FC = 1 Y R : hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng Y S : hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất K xF : hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn Chọn sơ bộ Y R .Y S .K xF = 1 Giáo viên hướng dẫn: Vũ Xuân Trường Sinh viên thực hiện: Đặng Đức Đại Lớp: CTK8LC2 Đồ án cơ sở thiết kế máy => [σ F ] 1 = 495.1.1 283 1,75 = MPa => [σ F ] 2 = 468.1.1 267 1,75 = MPa Ứng suất quá tải cho phép [σ H ] max = 2,8. σ ch2 = 2,8. 580 = 1624 MPa [σ F1 ] max = 0,8. σ ch1 = 0,8. 580 = 464 MPa [σ F2 ] max = 0,8. σ ch2 = 0,8. 580 = 464 MPa 2.4. Tính toán bộ truyền bánh răng a. Xác định chiều dài côn ngoài: ( ) [ ] 3 2 1 2 1 . .1. Hbebe H RE uKK KT uKR σ β − += (CT 6.52a – 112) [I] Với K R = 0,5 K d : hệ số phụ thuộc vào vật liệu bánh răng và loại răng Với bộ truyền động bánh côn răng thẳng bằng thép K d = 100 MPa 1/3 K be : hệ số chiều rộng vành răng K be = 0,25…0,3. Chọn K be = 0,25 K Hβ : hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng bánh răng côn. Tra bảng 6.21 – 113 [I] với => 48,0 25,02 4,3.25,0 2 . = − = − be be K uK Và trục bánh côn lắp trên ổ đũa, sơ đồ I, HB<350 tra được: K Hβ = 1,08 K Fβ = 1,1 5 T 1 : Momen trên trục 1. T 1 = 90486 N.mm 3 2 2 4,536.4,3.25,0).25,01( 08,1.90486 .14,3.50 − += E R =170,28 (mm) b. Xác định các thông số ăn khớp Đường kính chia ngoài của bánh răng côn chủ động: 09,96 14,3 28,170.2 1 2 22 1 = + = + = u R d E e (mm) Tra bảng 6.22 – 114 [I] được z 1p = 19 Với HB < 350 z 1 = 1,6. z 1p = 1,6.19 = 30,4 răng Giáo viên hướng dẫn: Vũ Xuân Trường Sinh viên thực hiện: Đặng Đức Đại Lớp: CTK8LC2 Đồ án cơ sở thiết kế máy Chọn z 1 = 31 răng. Đường kính trung bình và môđun trung bình: Theo CT 6.54 – 114 [I]: d m1 = (1 – 0,5K be ) d e1 = (1 - 0,5. 0,25).96,09 = 84,07 (mm) Theo CT 6.55 – 114 [I]: m tm = 31 07,84 1 1 = z d m = 2,71 (mm) Mô đun vòng ngoài theo CT 6.56 – 115 [I] m te = 09,3 25,0.5,01 71,2 .5,01 = − = − be tm K m mm Theo bảng 6.8 – 99 [I] lấy trị số tiêu chuẩn m te = 3mm . Do đó: m tm = m te . (1 - 0,5K be ) = 3.(1 – 0,5. 0,25) = 2,625 mm 02,32 625,2 07,84 1 1 === tm m m d z . Lấy z 1 = 32 răng => z 2 = u 1 .z 1 = 32 .3,4 =108,8 Lấy z 2 = 109 răng Tính lại tỉ số truyền: u m = 4,3 32 109 1 2 == z z Góc côn chia δ 1 = 36,16 109 32 2 1 == arctg z z arctg = 16 0 21’39’’ δ 2 = 90 0 – δ 1 = 90 0 –16 0 21’39’’ = 73 0 38’21” Theo bảng 6.20 – 112 [I], với z 1 = 32, chọn hệ số dịch chỉnh đều x 1 = 0,31 x 2 = - 0,31 Đường kính trung bình của bánh nhỏ: d m1 = z 1 . m tm = 32 .2,625 = 84 (mm) Chiều dài côn ngoài : R e = 0,5 m te 2 2 1 2 z z+ = 0,5 . 3. 22 10932 + = 170,40 mm c. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc Theo CT 6.58 – 115 [I] ứng suất tiếp xúc Giáo viên hướng dẫn: Vũ Xuân Trường Sinh viên thực hiện: Đặng Đức Đại Lớp: CTK8LC2 Đồ án cơ sở thiết kế máy [σ H ] = 2 1 H 1 M H 2 m1 2T .K . u 1 0,85.bd u Z Z Z e + Trong đó: Z M : Hệ số kế đến cơ tính của vật liệu ăn khớp Tra bảng 6.5 – 96 [I] Z M = 274 MPa 1/3 Z H : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc Với x 1 + x 2 = 0 tra bảng 6.12 – 106 [I] được Z H = 1,76 Z ε : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng. Với bánh côn răng thẳng Theo CT 6.59a – 115 [I] : Z ε = 4 3 a e- a e : hệ số trùng khớp ngang Theo CT 6.38b – 105 [I] a e = [1,88 – 3,2.         + 21 11 zz ]cosβ m = [1,88 – 3,2.       + 109 1 32 1 ].1 = 1,75 => Z ε = 3 75,14 − = 0,866 K H : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc Theo CT 6.39 – 106 [I] K H = K Hβ . K Hα . K Hv β H K : Hệ số kể đến sự phân bố không đồng đều tải trọng trên chiều rộng vành răng. Theo bảng 6.21 – 113 [I] Chọn : K Hβ = 1,14 K Hα : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp. Với bánh răng côn thẳng K Hα = 1 K Hv : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp K Hv = m1 1 H H bd 1 2T K K H v b a + Trong đó v H = u ud vg m H )1.( . 1 0 + δ (CT 6.64 – 116) [I] Với v = 55,1 60000 62,354.84.14,3 60000 11 == nd m π (m/s) Theo bảng 6.13 – 106 [I] với bánh răng côn răng thẳng, v = 1,55 (m/s) ≈ 1,5 (m/s) => chọn cấp chính xác 9. Giáo viên hướng dẫn: Vũ Xuân Trường Sinh viên thực hiện: Đặng Đức Đại Lớp: CTK8LC2 Đồ án cơ sở thiết kế máy σ H : Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp Theo bảng 6.15 – 107 [I] chọn σ H = 0,006 g o : Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng bánh 1 và 2 Theo bảng 6.16 – 107 [I] chọn g o = 73 => v H = 07,7 4,3 )4,31.(84 .55,1.73.006,0 = + (m/s) K Hv : Hệ số xét đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp K Hv = 1 + αβ HH1 1mH KKT.2 bd.v Trong đó b: chiều rộng vành răng b = K be . R e = 0,25. 170,4 = 42,6 mm => K Hv = 12,1 1.14,1.90486.2 84.6,42.07,7 1 =+ => K H = 1,14 . 1. 1,12 = 1,56 Thay các giá trị vừa tính vào ta được: 7,448 4,3.84.6,42.85,0 14,3.56,1.90486.2 .866,0.76,1.274 2 2 = + = H σ MPa [σ’ H ] = xHvRH KZZ . σ Với [σ’ H ] là độ bền tiếp xúc cho phép Với R a = 2,5…1,25 μm => Z R = 0,95 d a < 700 mm => K xH = 1 v < 5 m/s => Z v = 1 => [σ’ H ] = 536,4.0,95.1.1 = 509,58 MPa [ ] 58,509'7,448 =<=⇒ HH σσ Vậy thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc; Do đó có thể lấy chiều rộng vành răng b = 45 mm d. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn Điều kiện bền uốn: [σ’ F ] = 1 1βε1 .85,0 .2 mtm FF dmb YYYKT (CT 6.65 – 116) [I] Giáo viên hướng dẫn: Vũ Xuân Trường Sinh viên thực hiện: Đặng Đức Đại Lớp: CTK8LC2 Đồ án cơ sở thiết kế máy Trong đó K F : Hệ số tải trọng khi tính về uốn β α . . F F F Fv K K K K= Với βF K là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên vành răng βF K = 1,29 (tra ở trên) α F K : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng thời ăn khớp. Tra bảng 6.14 – 107 [I] với bánh răng côn thẳng α F K = 1,37 Fv K : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp K Fv = 1 + αβ1 1 2 ν FF mF KKT db Với 1 0 ( 1) ν δ . . m F F d u g v u + = (CT 6.64 – 116) [I] δ F : tra bảng 6.15 – 107 [I] δ F = 0,016 g o : tra bảng 6.16 – 107 [I] g o = 73 => v F = 0,016 . 73 .1,55 . )/(87,18 4,3 )14,3.(84 sm = + K Fv = 1 + 21,1 37,1.29,1.90486.2 84.6,42.87,18 = Do đó K F = 1,29. 1,37. 1,21 = 2,13 Y b : Hệ số kể đến độ nghiêng của răng Với răng thẳng Y b = 1 Y F1 , Y F2 : hệ số dạng răng của bánh 1 và bánh 2 Số răng tương đương z v1 = 35,33 9595,0 32 ''39'2116cos 32 cos 1 1 == ° = δ z z v2 = 07,387 2816,0 109 ''21'3873cos 109 cos 1 1 == ° = δ z x 1 = 0,31 x 2 = - 0,31 => Tra bảng 6.18 – 109 [I] được Y F1 = 3,80 Y F2 = 3,60 Giáo viên hướng dẫn: Vũ Xuân Trường Sinh viên thực hiện: Đặng Đức Đại Lớp: CTK8LC2