DO AN CHI TIET MAY CO KHI CHE TAO MAY

Do là lần đầu tiên làm quen với công việc tính toán, thiết kế chi tiết máy cùng với sự hiểu biết còn hạn chế cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo tài liệu và bài giảng của các môn học có

LỜI NÓI ĐẦU

Thiết kế đồ án Chi tiết máy là một môn học cơ bản của ngành cơ khí,môn học này không những giúp cho sinh viên có cái nhìn cụ thể, thực tế hơn với kiến

thức đã được học, mà nó còn là cơ sở rất quan trọng cho các môn học chuyên

ngành sẽ được học sau này

Do là lần đầu tiên làm quen với công việc tính toán, thiết kế chi tiết máy cùng với sự hiểu biết còn hạn chế cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo tài liệu và bài giảng của các môn học có liên quan song bài làm của em không thể tránh được những thiếu sót Em kính mong được sự hướng dẫn của các Thầy cô bộ môn

giúp cho cho em ngày càng tiến bộ

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các Thầy cô bộ môn, đặc biệt là Thầy

NGUYỄN QUANG SÁNG đã trực tiếp hướng dẫn,chỉ bảo một cách tận tình

giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao

Sinh viên thực hiện

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

CHƯƠNG I : XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI

TỶ SỐ TRUYỀN I.CHỌN ĐỘNG CƠ

1 Tính công suất đẳng trị

- Tính hiệu suất theo bảng 2.3 [1] ta chọn:

 Hiệu suất của bộ truyền đai thang:  đ= 0,95

 Hiệu suất của 1 cặp ổ lăn: ol = 0,99

 Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ : br = 0,99

- Theo công thức 2.9 [1] hiệu suất

- Xác định số vòng quay sơ bộ của động cơ:

+Số vòng quay của trục công tác: nct = 48 (vòng/phút)

+Theo công thức 3.24/48[1] ta tính tỉ số truyền:

ut = ud.uh => ut = 3.8 = 24

ud tỉ số truyền của đai thang = 3 tra bảng 2.4 [1]

uh tỉ số truyền của hộp giảm tốc 2 cấp răng trụ khai triển =8

+ Theo công thức 2.18/21[1] số vòng quay sơ bộ của động cơ:

3 Phân phối tỉ số truyền

- Xác định tỉ số truyền theo công thức 3.23 [1]

1425

29, 748

t d

u u

u u

II.LẬP BẢNG TÍNH

I II

n

u

2Công suất trên các trục:

- Theo công thức trang 49[1]:

3,8

3,838KW

ct III

ol KN

P P

3 Momen xoắn trên các trục

- Theo công thức trang 49 [1]:

dc

9,55.10 P 9,55.10 4, 4

29487, 7 mm1425

I I

I

n

III III

SƠ ĐỒ HỘP GIẢM TỐC KHAI TRIỂN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG HAI CẤP

Động cơ điện

Bộ truyền đai

Hộp giảm tốc

CHƯƠNG II TÍNH BỘ TRUYỀN ĐAI

 h = 8 mm : chiều cao của đai

 A = 81 mm2 : diện tích tiết diện

10, 45 25 /

60000 60000

dc d

d n

- Đường kính bánh đai lớn theo công thức 4.2 [1]:

2

140 u

3,68 525,7 (1 ) (1 0,02) mm

3 Chọn đường kính đai tiêu chuẩn:

- Xác định tỉ số truyền theo công thức 4.2 [1] ta đƣợc:

2 1

500

3, 64 (1 ) 140(1 0, 02)

t

d u

Tính lại khoảng cách trục a theo chiều dài chuẩn l = 2000 mm.theo công thức 4.6[1]

2 2

8 4

994, 7 994, 7 8.180

462,3 4

d

u Z

P K Z

B Z t e    (trong đó e,t tra bảng 4.21 [1] )

- Đường kính của bánh đai công thức 4.18 [1]

780 780.5.1,1

11, 47 242 ( ) 10, 45.0,89.2

d v

- Lực tác dụng lên trục theo công thức 4.21 [1]

1 0

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG HỘP GIẢM TỐC

I TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN CẤP NHANH

- Các thông số ban đầu:

 Công suất đầu vào :P15 KW

N N

- N HE,N FE: Số chu kì thay đổi về ứng suất tương đương

- Vì bộ truyền làm việc ở chế độ tải trọng thay đổi nhiều bậc nên theo công thức 6.7 [1] ta có:

3 max

+ Với: c, n, t: Lần lượt là số lần ăn khớp trong một vòng quay (c = 1), số vòng quay trong một phút,và tổng số giờ làm việc của cặp bánh răng đang xét.

YR = 1 hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng

Thay các tham số vào công thức 6.1a, 6.2a [1] ta có:

z u z

5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

- Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc theo công thức 6.33 [1] :

1 2

1, 276.39, 6.64,3

H w w Hv

H H

v b d K

 ZH : hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc

 Z : hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

 T1 : Momen xoắn trên trục dẫn

 KH : hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

 u : tỉ số truyền

 bw1 : chiều rộng vành răng

 dw1 : đường kính vòng lăn bánh nhỏ

- Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép:

Với v = 1,34 m/s < 5 m/s, ta chọn Zv = 1 theo công thức 6.1[1]

với cấp chính xác động học là 9,chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8,khi đó cần gia công đạt độ nhám Ra = 2,5 1, 25 m

do đó ZR = 0,95 ;với da < 700mm,KxH = 1,do đó theo công thức 6.1 và 6.1a

ta có :

5[H] [ H]Z Z K V R xH  18,19.1.0,95.1 4 92

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

YF1 ,YF2 : hệ số dạng răng của bánh 1 và 2.Theo bảng 6.7 [1] chọn

3,82.39, 6.66

F w w Fv

F F

v b d K

F F R S xF

F F R S xF

MPa MPa

102049,8.1,52.0,599.0,908.3, 09

24

5 79,8 [ ] 283,8

7 Kiểm nghiệm răng về quá tải

N N

- N HE,N FE: Số chu kì thay đổi về ứng suất tương đương

- Vì bộ truyền làm việc ở chế độ tải trọng thay đổi nhiều bậc nên theo công thức 6.7 [1] ta có:

3 max

ZV = 1 hệ số xét đến ảnh hưởng vận tốc vòng

KXH = 1 hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước răng

YR = 1 hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng

Thay các tham số vào công thức 6.1a, 6.2a [1] ta có:

1

H a

 u2: Tỉ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc, u2 = 2,6

 T2 : Mômen xoắn trên trục dẫn ( T2 =303836 N.mm)

 ba 0,3 bảng 6.6/[1]

 bd 0,5ba(u 1) 0,5.0,3.(3,1 1) 0,615 theo công thức 6.16 [1]

 [H]: ứng suất tiếp xúc cho phép.[H] = 518,19 MPa

 k H: Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng theo bảng 6.7[1] ta có K H 1, 03

m

z u z

- Góc β :

1 2 2

m z z a

Suy ra  8,62130 8 37'0

- Chiều rộng vành răng: bw2= ψ aba w2=0,3.177= 53,1 (mm)

- Tính hệ số dịch tâm ( vì z1 > 30 nên không dùng dịch chỉnh )

5 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

- Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc theo công thức 6.33 [1] :

cos.2

tw

b H

Do đó theo công 6.34 [1]:

Z H  2 cosb/ sin 2tw  2 cos(7,519) / sin(2.20, 002) 1, 756

Z: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng, đƣợc xác định thông qua  , 

: Hệ số trùng khớp ngang theo công thức 6.38b [1] :

H w w Hv

H H

v b d K

) ,3

 T2 : Momen xoắn trên trục dẫn

 KH : hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

 u : tỉ số truyền

 bw2 : chiều rộng vành răng

 dw1 : đường kính vòng lăn bánh nhỏ

- Xác định ứng suất tiếp xúc cho phép:

Với v = 1,16 m/s < 5 m/s, ta chọn Zv = 1 theo công thức 6.1 [1],với cấp chính xác động học là 9,chọn cấp chính xác về mức tiếp xúc là 8, khi đó cần gia công đạt độ nhám Ra = 2,5 1, 25 m ,do đó ZR = 0,9 ;với da < 700mm, KxH = 1,do đó theo công thức 6.1 và 6.1a ta có :

F F

v b d K

F F R S xF

F F R S xF

MPa MPa

CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ CÁC TRỤC

I Chọn vật liệu cho các trục

Với chế độ chịu tải trọng trung bình, trục trong hộp giảm tốc được làm bằng vật liệu thép 45 thường hóa hoặc tôi cải thiện, hoặc thép 40X tôi cải thiện

Theo bảng 6.1 [1] ta chọn vật liệu làm trục là thép 45, tôi cải thiện có:

+ Giới hạn bền: σb = 850 MPa

+ Giới hạn chảy: σch = 580 Mpa

Theo [1] – trang 188 ta có ứng suất xoắn cho phép với vật liệu làm trục là:

3 Xác định khoảng cách giữa các gỗi đỡ và điểm đặt lực

- Từ đường kính d có thể xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn b0 theo bảng

10.2 [1] ta có:

- Xác định khoảng cách các vị trí lắp các chi tiết trên trục

Ta có chiều dai mayo theo công thức 10.10 [1]:

+ Chiều dài mayo bánh đai:

-k3: Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến nắp ổ, chọn k3= 10

-hn: Chiều cao nắp ổ và đầu bulong chọn hn=15

2 195

By

Biểu đồ moment M x M y M z

2.Xác định đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm

M d

175347, 7

30,3 0,1.63 0,1.63

M d

0, 75.T 0, 75.102049,8 88377, 7

tdD D

tdD

M d

Đường kính trục tại chỗ lắp bánh răng là d = 32 (mm).Tra bảng 9 –1a [1]

Ta có: b = 10(mm); h = 8(mm)

+ Chiều sâu rãnh then trên trục: t1 = 5 (mm)

+ Chiều sâu rãnh then trên lỗ: t2 = 3,3 (mm)

j

b t t d

(d ) 32 10.5(32 5)

b t t d

  , trong đó mômen cản xoắn

max

102049,8

17, 4( ) 5864,5 MPa

4 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn

Tại tiết diện C có sự tập trung ứng suất là rãnh then Theo bảng 10.12 [1] ta chọn K  2, 01 với b 850, K  1,88

Biểu đồ moment M x M y M z

2.Xác định đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm

- Tính moment tại các tiết diện tương đương

M d

371121,5

38,9 0,1.63 0,1.63

3 3

818121, 4

50, 6 0,1.63 0,1.63

814948,9

50,5 0,1.63 0,1.63

d d  theo tiêu chuẩn lắp ổ lăn

3 Kiểm nghiệm độ bền mõi

- Tại tiết diện C

Mômen xoắn T2 =303836 Nmm

+ Đường kính trục tại chỗ lắp bánh răng là d = 45(mm) Tra bảng 9 – 1a [1]

Ta có: b = 14(mm); h =9 (mm)

+ Chiều sâu rãnh then trên trục: t1 = 5,5 (mm)

+ Chiều sâu rãnh then trên lỗ: t2 = 3,8 (mm)

2

3

1 1 (d ) 45 14.5,5(45 5,5)

j

b t t d

(d ) 45 14.5,5(45 5,5)

b t t d

  , trong đó mômen cản xoắn

max

303836

18, 4( ) 16557,5 MPa

+ Đường kính trục tại chỗ lắp bánh răng là d = 52(mm) Tra bảng 9 – 1a [1]

Ta có: b = 16(mm); h =10 (mm)

+ Chiều sâu rãnh then trên trục: t1 = 6 (mm)

+ Chiều sâu rãnh then trên lỗ: t2 = 4,3 (mm)

2

3

1 1 (d ) 52 16.6(52 6)

j

b t t d

(d ) 52 16.6(52 6)

b t t d

  , trong đó mômen cản xoắn

4 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn

- Tại tiết diện C

Có sự tập trung ứng suất là rãnh then Theo bảng 10.12 [1] ta chọn

Do đó điều kiện bền mỏi của trục tại tiết diện C đƣợc thoải.

- Tại tiết diện D

Có sự tập trung ứng suất là rãnh then Theo bảng 10.12 [1] ta chọn

Biểu đồ moment M x M y M z

M d

683692, 2

47, 7 0,1.63 0,1.63

M d

0, 75.T 0, 75.758859, 2 657191,3

tdD D

tdD

M d

0, 75 ( 196222,1) 0 0, 75.758858, 2 685859( )

tdB B

tdB Bx By

M d

3 Kiểm nghiệm độ bền mõi

Mômen xoắn T3 =758859,2 Nmm

Đường kính trục tại chỗ lắp bánh răng là d = 55 (mm).Tra bảng 9 – 1a [1] + Ta có: b = 16 (mm); h = 10 (mm)

+ Chiều sâu rãnh then trên trục: t1 = 6(mm)

+ Chiều sâu rãnh then trên lỗ: t2 = 4,3 (mm)

2

3

1 1 (d ) 55 16.6(55 6)

j

b t t d

(d ) 55 16.6(55 6)

b t t d

  , trong đó mômen cản xoắn

4 Kiểm nghiệm trục theo hệ số an toàn

Tại tiết diện C có sự tập trung ứng suất là rãnh then Theo bảng 10.12 [1] ta chọn K  2, 01 với b 850, K  1,88

Theo bảng 10.10 [1], ta chọn   0,81 và   0,76

Hệ số   0,01,  0,05 tra theo bảng 10.7 [1]

3, 2 / 2, 01.47 / 0,81 0, 01.0

Kích thước then tại chỗ lắp bánh đai

+ Đường kính trục tại chỗ lắp bánh răng là d = 24 (mm).Tra bảng 9 – 1a [1]

Ta có: b = 8(mm); h = 7(mm)

+ Chiều sâu rãnh then trên trục: t1 = 4 (mm)

+ Chiều sâu rãnh then trên lỗ: t2 = 2,8 (mm)

+ Chiều dài mayơ

Lấy: Lc12 = 54,5 (mm)

+ Chiều dài then: Lt = (0,8  0,9).Lm = (0,8  0,9).54,5 = (43,6  49,05)

(mm)

+ Lấy theo tiêu chuẩn: Lt = 45 (mm)

Kiểm nghiệm sức bền dập cho then



2.102049,8

63(Mpa) 24.45.(7 4)

Theo bảng (9-5)[1] ta có [d] = 150 (MPa)

Vậy d < [d]

=> Then đảm bảo điều kiện bền dập

Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then

2.102049,8

Với then làm bằng thép 45 ứng suất cắt cho phép

+ Chiều sâu rãnh then trên trục: t1 = 5 (mm)

+ Chiều sâu rãnh then trên lỗ: t2 = 3,3 (mm)

+ Chiều dài mayơ

Lấy: Lm = 40 (mm)

+ Chiều dài then: Lt = (0,8  0,9).Lm = (0,8  0,9).40 = (32  36) (mm)

+ Lấy theo tiêu chuẩn: Lt = 32 (mm)

Kiểm nghiệm sức bền dập cho then



2.102049,8

66,4(Mpa) 32.32.(8 5)

Theo bảng (9-5)[1] ta có [d] = 150 (MPa)

Vậy d < [d]

=> Then đảm bảo điều kiện bền dập

Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then

+ Chiều sâu rãnh then trên trục: t1 = 5,5 (mm)

+ Chiều sâu rãnh then trên lỗ: t2 = 3,8 (mm)

+ Chiều dài mayơ

Lấy: Lm = 60 (mm)

+ Chiều dài then : Lt = (0,8  0,9).Lm = (0,8  0,9).60 = (48  54)

+ Lấy theo tiêu chuẩn: Lt = 50 (mm)

Kiểm nghiệm sức bền dập cho then:

Vậy: d < [d] thõa điều kiện

Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then

2.303836

19,3(MPa) 45.50.14

+ Chiều sâu rãnh then trên trục: t1 = 6 (mm)

+ Chiều sâu rãnh then trên lỗ: t2 = 4,3 (mm)

+ Chiều dài mayơ

Lấy: Lm = 60 (mm)

+ Chiều dài then: Lt = (0,8  0,9).Lm = (0,8  0,9).60 = (48  54)

Lấy theo tiêu chuẩn: Lt = 50(mm)

Kiểm nghiệm sức bền dập cho then

Vậy d < [d] thõa điều kiện

- Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then

2.303836

14, 6(MPa) 52.50.16

+ Chiều sâu rãnh then trên trục: t1 = 6(mm)

+ Chiều sâu rãnh then trên lỗ: t2 = 4,3 (mm)

+ Chiều dài mayơ : Lm = 80 (mm)

+ Chiều dài then: Lt = (0,8  0,9).Lm = (0,8  0,9).80 = (64  72) (mm)

Lấy theo tiêu chuẩn: Lt = 70 (mm)

Kiểm nghiệm sức bền dập cho then

Vậy d < [d] Then đã chọn đảm bảo điều kiện bền dập

Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then

24,6(MPa) 55.70.16

+ Chiều sâu rãnh then trên trục: t1 = 5 (mm)

+ Chiều sâu rãnh then trên lỗ: t2 = 3,3 (mm)

+ Chiều dài mayơ

Lấy: Lc33 = 90,5 (mm)

+ Chiều dài then : Lt = (0,8  0,9).Lc33 = (0,8  0,9).90,5 = (72,4  81,5)

+ Lấy theo tiêu chuẩn: Lt = 80 (mm)

Kiểm nghiệm sức bền dập cho then

Vậy d < [d] Then đã chọn đảm bảo điều kiện bền dập

Kiểm nghiệm sức bền cắt cho then

2.758859,2

32,6(MPa) 48.80.12

CHƯƠNG V : CHỌN Ổ LĂN

I Xác định các thông số

- Do cấu tạo bộ truyền là hai cặp bánh răng trụ răng nghiêng, do vậy cả 3

trục lắp bánh răng đều có lực dọc trục tác dụng

- Do vậy ta chọn ổ lăn theo 2 chỉ tiêu

+ Khả năng tải động nhằm đề phòng tróc rỗ các bề mặt làm việc

+ Khả năng tải tĩnh nhằm đề phong biến dạng dư

Do ổ làm việc với số vòng quay lớn nên không chọn ổ theo khả năng tải

tĩnh mà chọn ổ theo khả năng tải động

Theo công thức 11.1 [1] Cd = Q.m L

Trong đó :

Q : Tải trọng động quy ước (kN)

L : Tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

m : Bậc đường cong mỏi khi thư về ổ lăn, Với ổ bi: m =3

Gọi Lh: Là tuổi thọ của ổ bi tính bằng giờ thì:

Lh: Tuổi thọ của ổ bi tính bằng giờ

Đối với hộp giảm tốc thì: Lh = (10  25).103(h) ta chọn: Lh = 25.103 (h)

- Xác định tải trọng quy ước Q

Theo công thức 11.3 [1]:

Q = (X.V.Fr + Y.Fa).Kt.Kd

Trong đó:

X,Y: Hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục

V: Hệ số kể đến vòng nào quay Với ổ vòng trong quay: V = 1

D (mm)

b=T (mm)

r(mm)

r1

(mm)

C (kN)

Ta thấy Cd = 16,350 (KN) < C = 21,1 (KN) thõa điều kiện

Theo công thức 11.9 [1] Khả năng tải tĩnh :

Tra bảng 11.6 [1] ta có:

Hệ số tải trọng hướng tâm : X O  0,5

B (mm)

r(mm)

C (KN)

Co (KN)

+ Khả năng tải động

190,8

0, 008 21700

Ta thấy Cd = 21,217(KN) < C = 31,9(KN) thõa điều kiện

Theo công thức 11.9 [1] Khả năng tải tĩnh :

Vậy ổ đã chọn đảm bảo khả năng làm việc

3 Chọn ổ lăn cho trục III

b=T (mm)

r (mm)

C (kN)

Co (kN)

Q = (X.V.FrB + Y.Fa4).Kt.Kd =(1.1.3851,1 + 0.909,6).1.1= 3851,1N

Cd = 3851,1 53,5 14511, 2N3 

Ta thấy Cd = 14,511 (KN) < C = 31,8 (KN) thõa điều kiện

Theo công thức 11.9 [1] Khả năng tải tĩnh :

CHƯƠNG VI TÍNH KẾT CẤU CỦA VỎ HỘP

Chỉ tiêu của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ Chọn vật liệu để đúc hộp giảm tốc là gang xám có kí hiệu GX 15-32

Chọn bề mặt ghép nắp và thân đi qua tâm trục

Lấy chiều sâu ngâm dầu khoảng1/4 bán kính của bánh răng cấp chậm khoảng

30mm

Phương pháp chế tạo bằng cách đúc

Thánh phần:thành hộp,gân chịu lực,mặt bích,gối đỡ,các loại vít và bu lông lắp

ghép hộp gồm 2 nửa ghép lại với nhau

*Kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc:

Chiều dày: Thân hộp, 

Nắp hộp, 1

 = 0,03.177 + 3 = 0,03.177 + 3  8,31 mm > 6mm

1 = 0,9  = 0,9 8=7,2 mm Gân tăng cứng: Chiều dày, e

Chiều cao, h

Độ dốc

e =(0,8  1)  = 6,4  8, chọn e = 8 mm

h < 5  = 40 mm Khoảng 2o

=1,6d2+1,3d3=19+15+4=38 Kích thước gối trục:

h: phụ thuộc tâm lỗ bulông và kích thước mặt tựa