NGUYỄN HỒNG THANH

LỜI NÓI ĐẦU Hiện giới ngành chế tạo máy phát triển chiếm vai tròn quan trọng Thiết kế ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY môn học sơ ngành khí môn học giúp cho sinh viên có nhìn cụ thể , thực tế với kiến thức học , mà sở quan trọng môn chuyên ngành học sau Đề tài giao thiết kế hệ dẫn đông băng tải gồm có hộp giảm tốc hai cấp bánh côn trụ thẳng truyền đai Do lần đầu làm quen với công việc thiết kế chi tiết máy với hiểu biết hạn chế, nên tránh khỏi sai sót Kính mong hướng hẫn bảo tận tình thầy VŨ THẾ TRUYỀN thầy môn Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy môn , đặc biệt thầy VŨ THẾ TRUYỀN trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình để em hoàn thành tốt nhiệm vụ giao Thái nguyên, ngày … tháng… năm 2016 Sinh viên : Nguyễn Hồng Thanh Mục lục CHƯƠNG I:TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 1.1.Chọn động 1.1.1.Xác định công suất động : : 1.1.2.Xác định sơ số vòng quay đồng động Hiệu suất truyền bánh trụ thẳng =0,97 Hiệu suất truyền xích=0,96 Hiệu suất ổ lăn Hiệu suất khớp nối Công suất cần thiết Số vòng quay băng tải làm việc (v/ph) 3=60 Trong truyền xích Bộ truyền hộp giảm tốc Số vòng quay trục động ) Chọn Chọn động thỏa mãn điều kiện sau Tra bảng ta có kết sau 1.2.Phân chia tỷ số truyền 1.2.1.Công suất số vòng quay Mà ) 4,17 1.2.2.Số vòng quay trục Số vòng quay trục n1= ndc = 1420 (v/p) (v/p) (v/p) =v/p) 1.2.3.Moomen xoắn trục ) ) = 9,55.= 517381,5 (N.mm) Tct = 9,55.106 = 9,55.106.= 1478471,2 (N.mm TRỤC Động (I) II III Công tác Công suất P (kW) 3,5 3,36 3,2 Tỷ số truyền u u1=5,49 THÔNG SỐ u2=4,17 ux=3 Số vòng quay n (v/p) Momen xoắn T (N.mm) 1420 258,65 62,02 20,67 517381,5 1478471,2 CHƯƠNG : THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 2.1.Thiết kế truyền :bộ truyền xích KW u 2.1.1.Chọn loại xích Do điều kiện làm việc êm hiệu suất truyền xích yêu cầu cao nên ta chọn xích ống lăn 2.1 2.Chọn số đĩa xích chọn= 23 3.23=69 chọn 69 2.1.3.Xác định bước xích Bước xích p tra bảng 5.5 trang 81 với đk ( Ta có Ta chọn truyền xích thí nghiêm truyền xích tiêu chuẩn có số vận tốc nhỏ Ta có 1,08 0,7 k (1) k tính tư hệ số thành phần cho bảng 5.6 với – hệ số kể đến ảnh hưởng vị trí truyền 1,25 hệ số kể đến khoảng cách trục chiều dài xích1 hệ số kể đến ảnh hưởng việc điều chỉnh lực căng xich1 hệ số kể đến ảnh hưởng bôi trơn0,8 hệ số tải trọng động ,kể đến tính chất tải trọng1,2 hệ số kể đến chế độ làm việc truyền1,45 Từ ta có k1,74 Công suất cần truyền P=4,0 kW Do ta có4.1,74.1,08.0,7=5,26 (Kw) Tra bảng 5.5 trang 81 ta có điều kiện sau Ta sau : Bước xích p=12,7mm Đường kính chốt Chiều dài ống B=8,90mm Công suất cho phép P=4,52Kw 2.1.4.Xác định khoảng cách trục số mắt xích Chọn sơ a=40.p=40.12,7=508mm Số mắt xích x=127,3 Chọn số mắt xích chẵn x=127 Chiều dài xích L=x.p=127.12,7=1612,9mm =335,5mm Để xích không căng ta cần giảm a lượnga= Ta cóa=.0,003 = 1,0065mm Do a =Δa số lần va đập xích i số lần va đập cho phép xích 60 i< 60 2.1.5.Kiểm nghiệm xích độ bền mòn svới Q tải trọng phá hỏng tra bảng 5.2 trang 78 ta có p = 12,7 mm : Q = 18,2 kN , v lực căng trọng lượng nhánh xích bị động sinh Trongđó Ta có suy Do s= Suy thỏa mãn đk bền 2.1.6.Xác định thông số đĩa xích Đường kính vòng chia Đường kích đỉnh 105,13mm 39,45mm Bán kính đáy r=0,5025 mm Với Đường kính chân = = Kiểm nghiệm đĩa xích độ bền tiếp xúc (2) Hệ số tải trọng động theo đề ta chọn A diện tích chiếu lề tra bảng 5.12 ta có A=39,6m suy Lực va đập m dây xích 13 E modun đàn hồi tính công thức sau E= Do Từ ta có = Tra bảng 5.11 trang 86 ta chọn vật liệu làm đĩa xích gang xám độ rắn HB429 với đặc tính ram có 2.1.7.Xác định lực tác dụng lên trục Xác định lực tác dụng lên trục Trong : : Hệ số kể đến trọng lượng xích :bộ truyền đặt nằm nghiêng góc β ≥ 40 , ta chọn = : Lực vòng , = 578,87 (N) Thông số Loại xích Bước xích Số mắt xích Chiều dài xích Khoảng cách trục Số đĩa xích nhỏ Số đĩa xích lớn Đường kính vòng chia đĩa xích nhỏ Đường kínhvòng chia đĩa xích lớn Đường kính vòng đỉnh đĩa xích nhỏ Đường kính vòng đỉnh đĩa xích lớn Lực tác dụng lên trục Đường kính chân đĩa xích nhỏ Đường kính chân đĩa xích lớn Ký hiệu P X L A Giá trị Xích ống lăn 12,7(mm) 127 1612,9(mm) 39,6(mm) 23 69 93(mm) 278(mm) 105,13(mm) 39,45(mm) 607,8(N) 84,36(mm) 269,36(mm) 10 Momen tổng phía phải điểm C : = = 451614,44 ( N mm ) Momen tổng phía trái điểm C : = = 480786,51 ( N mm ) Momen tương đương tiết diện j : = Momen tương đương bên phải điểm C : = = 519861,97( N.mm ) Momen tương đương bên trái điểm C : = =545395,76 ( N.mm ) • Tính đường kính trục tiết diện: = - ứng suất cho phép thép chế tạo trục Tra bảng 10.5 : = 63 MPa Đường kính trục tiết diện C : = = 63,53( mm ) = = 64,23( mm ) Theo tiêu chuẩn chọn = 70 mm Đường kính trục chổ lắp đĩa xích : = = = = 1213012,91 ( N mm )  = = = 47,74 Theo tiêu chuẩn chọn = 50 mm Ta có : 38 = = = 274939,45 ( N.mm ) = = = 59,53 ( mm )  Theo tiêu chuẩn chọn = = 60 mm  • Kiểm nghiệm Kiểm nghiệm độ bền mỏi trục : Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo bền mỏi hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện Theo công thức (10.19) s= [s] Trong : [ s ] – hệ số an toàn cho phép , thông thường [ s ] = 1,5 … 2,5 – hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp – hệ số an toàn xét riêng ứng suất tiếp Theo công thức ( 10.20 ) , (10.21 ) ta có : = = Trong : + – giới hạn mỏi uốn xoắn ứng với chu kỳ đối xứng Trục làm thép 45 có : = 600 MPa Do : 39 RAy A RAy B C RAx Ft4 X Fr4 Fr4 M3 127 68 Fx 102,5 411476,19 My 186126,17 Fr4 Mx 297323,33 ø ø ø T 40 = 0,436 = 0,436 600 = 261,6 MPa = 0,58 = 0,58 261,6 = 151,73 MPa + , – biên độ ứng suất pháp ứng suất tiếp + , – trị số trung bình ứng suất pháp ứng suất tiếp Do trục quay , theo công thức ( 10 22 ) ta có : =0 ; = = Theo bảng 10.6 ta có : = = Theo bảng 9.1 với = 70 mm ; tra then có : Kích thước tiết diện then : b = 20 ; h = 12 Chiều sâu trục : = 7,5 Chiều sâu rảnh then lỗ : = 4,9 Tiết diện lắp có rãnh then lên theo bảng 10.6 ta có : Momen cản uốn : = = = 33522,946 Momen cản xoắn : = = = 67179,82  = = =16,26 Trục quay chiều ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động đó:  = = = = 2,21 + – hệ số kể đến ảnh hưởng trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi Theo bảng 10.7 tra : = 0,05 ; = 41 + – hệ số xác định theo công thức (10.25) ( 10.26 ) = = Theo bảng (10.8) ; (10.9) chọn : = 1,06 ( trục gia công máy tiện với = 2,5 … 0,63 ) = 1,2 – hệ số tăng bền bề mặt trục , bảng 10.9 phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề mặt ,cơ tính vật liệu : = 1,1 … 1,25 – hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi Theo bảng (10.10) ta có : =0,76 ; = 0,73 – hệ số tập trung ứng suất uốn, xoắn Theo bảng ( 10.12 ), trục có rãnh then, dùng dao phay ngón ta tra : = 1,76 ; = 1,54  = = 2,31 ; = = 2,1 Tra bảng (10.11) : = 2,52 ; = 2,03 Chọn : = 2,52 ; = 2,03 để tính : = = = 2,15 = = = 1,74 Vậy ta có : = = = 7,48 = = = 39,45 = = =7,3 = 7,3 [ s ] = 1,5 … 2,5 Vậy trục III thỏa mãn điều kiện mỏi 42 2.3.2.7.Tính kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh Để đề phòng khả bị biến dạng dẻo lớn phá hỏng tải đột ngột ( chẳng hạn mở máy ) cần tiến hành kiểm nghiệm trục độ bền tĩnh = [ ] Trong : = = [ ] = 0,8 = 0,8 340 = 272 ( MPa ) a,Trục I : = = = 229,12 = = = 25,2  = = = 233,24 MPa [ ] = 272 MPa Trục I thỏa mãn độ bền tĩnh b, Trục II : = = = 314,99 = = = 74,84  = = = 240,61 MPa [ ] =272MPa Trục II thỏa mãn độ bền tĩnh c, Trục III : = = = 599,90 = = = 216,7  = = = 262,26MPa [ ] = 272MPa Trục III thỏa mãn độ bền tĩnh 2.3.3.Tính kiểm nghiệm trục độ cứng 43 Kích thước trục xác định theo độ bền không đảm bảo đủ độ cứng cần thiết cho làm việc bình thường truyền ổ,cũng độ xác cấu Vì cần tiến hành kiểm nghiệm trục độ cứng 2.3.3.1.Tính độ cứng uốn Điều kiện đảm bảo độ cứng uốn : f [f] [ ] Trong : [ f ] – độ võng cho phép ; [ ] – góc xoay ( góc nghiêng đường đàn hồi trục cho phép Có thể lấy [ f ] ; [ ] sau : [ f ] = 0,01 m ; [ ] = 0,005 rad Trong trục ta thấy trục II trục chịu tải trọng lớn ,ta thấy mặt cắt bánh nguy hiểm = = bánh có d = 36 ( mm ) = = = 82447,95 (mm ) Thay số vào công thức bảng 10.14 ta : = 0,0058 ( mm) , = 0,023 ( mm ) Vậy f = = 0,024 mm  f [ f ] = 0,01 Thỏa mãn điều kiện độ cứng uốn 2.3.3.2.Tính độ cứng xoắn Trên trục II có đoạn hai bánh chịu xoắn ,tại có rảnh then Góc xoắn tính theo công thức: = [ ] Trong : 44 G – mođun đàn hồi trượt G = 8.1 MPa – momen quán tính độc cực = = = 164895,91 ( ) l – chiều dài đoạn trục tính , l = 120 mm k= với : h = d = 36 mm hệ số = 0,5 ( đoạn trục có rảnh then ) T = 102672,43 ( N.mm )  k = = = 1,8 Vậy góc xoắn : = = = 0,50 = 30’ 0’’ [ ] = 30’ Vậy điều kiện thỏa mãn độ cứng xoắn 2.4.Tính toán thiết kế ổ lăn 2.4.1.Chọn loại ổ lăn Dựa vào yêu cầu thiết kế đặc tính loại ổ ( khả tiếp nhận tải trọng hướng tâm , tải trọng dọc trục, khả tải , khả quay nhanh giá thành tương đối ) chọn loại ổ bi đỡ - chặn dãy 2.4.2.Chọn cấp xác ổ lăn: Chọn cấp xác ổ lăn : ; Độ đảo hướng tâm , : 20 ; Giá thành tương đối : 45 2.4.3.Chọn kích thước ổ lăn 2.4.3.1.Chọn ổ theo khả tải động Chọn kích thước ổ theo tải trọng tiến hành ổ có vòng quay n 10 vg/ ph Khả tải động tính theo công thức : =Q ( 11.1 ) Trong : Q – tải trọng động quy ước , kN; L – tuổi thọ tính triệu vòng quay ; m – bậc đường cong mỏi thử ổ lăn , m= ( ổ bi ) Gọi tuổi thọ ổ tính : = Tra bảng 11.2 trị số tuổi thọ nên dùng ổ lăn sử dụng thiết bị : = 16000  = = = 1368 triệu vòng – Xác định tải trọng quy ước : Q = ( X.V + Y ) ( 11.3 ) Trong : , – tải trọng hướng tâm tải trọng dọc trục , kN V – hệ số kể đến vòng quay , vòng quay V = – hệ số kể đến ảnh hưởng nhiệt độ , = nhiệt độ = 105 C – hệ số kể đến đặc tính tải trọng , tra bảng 11.3 trị số = X – hệ số tải trọng hướng tâm; Y – hệ số tải trọng dọc trục ; 46  Trục I : Từ phần tính trục ta có : =0 = 1339,31 ( N ) = 981,86 ( N ) = 431,14 ( N ) = 1159,7 ( N ) Tổng phần lực tác dụng vào ổ : = = = 1660,66 ( N ) = = = 1237,24 ( N ) So sánh : >suy Căn vào để tính chọn ổ Đối với ổ bi chặn – đỡ : Khi = 90 ; = ; Y = Khi = ; =0;X=1 Dựa vào đường kính ngõng trục d = 30 mm ta chọn sơ ổ lăn theo bảng P2.12 : Kí hiệu ổ d ,mm D, mm b=T,mm r , mm , mm C , kN , kN 36206 30 62 16 0,5 18,2 13,3 1,5 Theo công thức (11.3 ) với = , tải trọng quy ước : Q = X V = 1 1660,66 = 1660,66 ( N ) Theo công thức ( 11.1 ) khả tải động : = Q =1660,66 = 17,4 KN < C = 18,2 KN Vậy ổ chọn thỏa mãn khả tải động 47 Fa2 Fro Fso Fs1 Fr1  Trục II : Từ phần tính trục ta có : =0 = 2447,42( N ) = 1206,31( N ) = 3168,29( N ) = 4961,8( N ) Tổng phần lực tác dụng vào ổ : = = = 2728,56 ( N ) = = = 5887,06 ( N ) So sánh : >suy Căn vào để tính chọn ổ Đối với ổ bi chặn – đỡ : Khi = 90 ; = ; Y = Khi = ; =0;X=1 Dựa vào đường kính ngõng trục d = 36 mm ta chọn sơ ổ lăn theo bảng P2.12 : Kí hiệu ổ d ,mm D, mm b=T,mm r , mm , mm C , kN , kN 36207 36 72 17 1,0 24,0 18,1 2,0 Theo công thức (11.3 ) với = , tải trọng quy ước : Q = X V = 1 5887,06 = 5887,06 ( N ) Theo công thức ( 11.1 ) khả tải động : 48 = Q =5887,06 = 21,35 KN < C = 24,0 KN Vậy ổ chọn thỏa mãn khả tải động Fs21 Fr21 Fr20 Fs20 Fat  Trục III : Từ phần tính trục ta có : =0 = 3239,97( N ) = 6445,55( N ) = 2242,84 ( N ) = 6051,11 N ) Tổng phần lực tác dụng vào ổ : = = = 7214,05 ( N ) = = = 6453,39 ( N ) So sánh : >suy Căn vào để tính chọn ổ Đối với ổ bi chặn – đỡ : Khi = 90 ; = ; Y = Khi = ; =0;X=1 Dựa vào đường kính ngõng trục d = 70 mm ta chọn sơ ổ lăn theo bảng P2.12 : Kí hiệu ổ d ,mm D, mm b=T,mm r , mm , mm C , kN , kN 36214 70 125 24 1,2 63,0 55,9 2,5 Theo công thức (11.3 ) với = , tải trọng quy ước : 49 Q = X V = 1 7214,05 = 7214,05 ( N ) Theo công thức ( 11.1 ) khả tải động : = Q =7214,05 = 22,15 KN < C = 24,0 KN Vậy ổ chọn thỏa mãn khả tải động 2.4.3.2.Chọn ổ theo khả tải tĩnh : Đối với ổ lăn không quay làm việc với số vòng quay n < vg/ph ,tiến hành chọn ổ theo khả tải tĩnh nhầm đề phòng biến dạng hư ,theo điều kiện : Trong : – khả tải tĩnh , cho bảng tiêu chuẩn ổ lăn; – tải trọng tĩnh quy ước , kN xác định Đối với ổ bi chặn – đỡ tính theo ( 11.19 ) : = + Trong : ; - hệ số tải trọng hướng tâm hệ số tải trọng dọc trục tra bảng 11.6 ta = 0,6  Trục I : Theo ( 11.19 ) với =  = = 0,6 1237,24 = 742,344 ( N ) Như < = 1660,66 ( N) = 1660,66 N Vậy = 1,66066 KN < = 13,3 KN khả tải tĩnh ổ đảm bảo Fa2 Fro Fso Fs1 Fr1 50  Trục II : Theo ( 11.19 ) với = = = 0,6 5887,06 = 2534,23 ( N )  Như < = 7214,05 ( N) = 7214,05 N Vậy = 7,21405 KN < = 18,1 KN khả tải tĩnh ổ đảm bảo Fs21 Fr21 Fr20 Fs20 Fat  Trục III : Theo ( 11.19 ) với =  = = 0,6 6453,39 = 3532,23 ( N ) Như < = 1660,66 ( N) = 1660,66 N Vậy = 1,66066 KN < = 13,3 (KN) ⤇ khả tải tĩnh ổ đảm bảo Fs21 Fr21 Fr20 Fs20 Fat Kết luận Kiến Nghị : Trong trình tính toán xảy sai sót,sai số không đáng kể có nhiều lỗi vẽ Nhưng lần làm đồ án môn học CHI TIẾT 51 MÁY nên không tránh khỏi thiếu sót.Em mong góp ý thầy giáo để đồ án môn học em hoàn thiện hơn.Cuối em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy giáo thời gian qua Tài liệu tham khảo [1] Trịnh Chất , Lê Văn Uyển – tính toán thiết kế hệ dẫn động khí , tập 1,2 Nxb Giáo dục Hà Nội , 2001 [2] Nguyễn Trọng Hiệp – chi tiết máy , tập 1,2 Nxb Giáo dục Hà Nội , 1994 [3] Ninh Đức Tôn – Dung sai lắp ghép Nxb Giáo dục Hà Nội , 2004 52