Đồ án Chi Tiết Máy ĐHBKHN Thiết Kế Xích Tải

Bản hoàn chỉnh Đồ án chi tiết máy Đại Học Bách Khoa Hà Nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ RÔ BỐT ĐỒ ÁN MƠN HỌC CHI TIẾT MÁY HỌC KÌ: 20202 MÃ ĐỀ: NXH.1.3 ĐẦU ĐỀ: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI Người hướng dẫn Thơng tin sinh viên Sinh viên Sinh viên Sinh viên thực Mã số sinh viên Lớp chuyên ngành Lớp tín Ngày kí duyệt đồ án: ……./……./20… Ngày bảo vệ đồ án: ……./……./20… Ký tên ĐÁNH GIÁ ….… / 10 ….… / 10 CỦA THẦY HỎI THI Ký tên ……………………… Hà Nội, … /20…… Ký tên ……………………… LỜI NÓI ĐẦU Đồ án chi tiết máy đồ án quan trọng sinh viên ngành khí Đồ án thể kiến thức sinh viên vẽ kĩ thuật, dung sai lắp ghép sở thiết kế máy, giúp sinh viên làm quen với cách thực đồ án cách khoa học tạo sở cho đồ án Được phân công Thầy Vương Văn Thanh, nhóm em thực Thiết kế hệ dẫn động xích tải để ơn lại kiến thức tổng hợp kiến thức học vào hệ thống khí hồn chỉnh Tuy nhiên, trình độ khả có hạn nên chắn có nhiều sai sót, mong nhận nhận xét quý báu thầy Cuối em xin chân thành cảm ơn thầytrong môn, đặc biệt thầy trực tiếp hướng dẫn, bảo tận tình để em hoàn thành tốt nhiệm vụ giao Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên 1: Sinh viên 2: MỤC LỤC PHẦN 1: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC … 1.Chọn động điện 1.1 Công suất làm việc 1.3.Công suất cần thiết trục động 1.4.Số vịng quay trục cơng tắc 1.5 Chọn tỉ số truyền sơ 1.6.Số vòng quay sơ động 1.7 Chọn độn 2.Phân phối tỉ số truyền .2 3.Tính thơng số trục .2 3.1.Công suất 3.2.Số vòng quay 3.3.Momen xoắn .3 3.4.Bảng thông số .3 Phần 2: THIẾT KẾ TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN XÍCH 1.Chọn loại xích 2.Chọn số đĩa xích .4 3.Xác định bước xích 4.Xác định khỏang cách trục số mắt xích .5 Kiểm nghiệm xích độ bền 6 Xác định thơng số đĩa xích .7 Xác định lực tác dụng lên trục .8 Tổng hợp thơng số truyền xích .8 Phần 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG 1.Chọn vật liệu bánh Xác định ứng suất cho phép Xác định sơ khoảng cách trục 11 Xác định thông số ăn khớp 12 4.1 Môdun 12 4.2 Xác định số 12 4.3 Xác định góc nghiêng 12 4.4 Xác định góc ăn khớp 13 Xác định thông số động học ứng suất cho phép .13 Kiểm nghiệm truyền bánh 14 6.1 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 14 6.2 Kiểm nghiệm độ bền uốn .16 Một số thông số khác cặp bánh .17 Thông số truyền bánh 18 PHẦN 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ TRỤC 19 1.Tính chọn khớp nối 19 Chọn khớp nối: 19 1.1 Kiểm nghiệm khớp nối: .20 1.2 Lực tác dụng lên trục: 20 Tính trục 21 2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục 21 2.2 Tính sơ đường kính trục theo momen xoắn 21 2.3 Sơ đồ phân phối lực chung 21 2.4 Xác định lực tác dụng lên trục .22 2.5 Xác định khoảng cách điểm đặt lực .22 Tính, chọn đường kính đoạn trục 24 3.1.1 Tính phản lực gối tựa biểu đồ momen cho trục 24 3.1.2 Chọn then cho trục I .28 3.1.3 Kiểm tra độ bề trục I theo hệ số an toàn S 29 b.Kiểm nghiệm độ bền tĩnh .34 3.1.4.Tính chọn ổ lăn trục I .34 a)Chọn loại ổ lăn 34 b) Kiểm nghiệm khả tai động ổ lăn 35 3.1.5 Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ lăn 36 3.2.1 Tính phản lực gối tựa biểu đồ momen cho trục 37 a) Phản lực liên kết 37 b.Tính mơ men tương đương 39 c.Tính đường kính đoạn trục .40 d.Chọn đường kính đoạn trục 40 3.2.2.Chọn kiểm nghiệm then .40 a Chọn then 40 b Kiểm nghiệm then theo độ bền dập độ bền cắt: 41 3.2.3 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi .41 3.2.4Chọn, kiểm nghiệm ổ lăn 46 3.2.5 Kiểm nghiệm khả tải động ổ lăn 47 3.2.6 Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ lăn 48 PHẦN 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU 48 I.Thiết kế vỏ hộp giảm tốc số chi tiết 49 1.1 Vỏ hộp giảm tốc 49 1.2 Kết cấu chi tiết: 51 PHẦN 6: LẮP GHÉP, BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI .55 1.Dung sai lắp ghép lắp ghép ổ lăn .55 2.Lắp bánh lên trục: 56 3.Bôi trơn hộp giảm tốc 56 a) Bôi trơn hộp giảm tốc 56 b) Bơi trơn ngồi hộp giảm tốc (bơi trơn cho ổ lăn) 56 4.Bảng thống kê kiểu dung sai lắp ghép………………………………………… 57 PHẦN 1: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC Dữ liệu cho trước Thiết kế xích tải Lực kéo xích tải F=2055N Vận tốc xích tải v=1.63m/s Số đĩa xích tải z= 19 Bước xích tải p= 63.5 mm 1.Chọn động điện 1.1 Công suất làm việc =3.35(kW) 1.2.Hiệu suất hệ dẫn động     Hiệu suất truyền xích:=0.92 Hiệu suất truyền bánh răng: =0.97 Hiệu suất ổ lăn: =0.99 Hiệu suất khớp nối: =0.99 Do vậy: =0.9792=0.866 1.3.Công suất cần thiết trục động 1.4.Số vịng quay trục cơng tắc (v/p) 1.5 Chọn tỉ số truyền sơ Chọn sơ bộ:  Tỉ số truyền xích:  Tỉ số truyền truyền bánh trụ: Tỉ số truyền sơ bộ: 1.6.Số vòng quay sơ động (v/p) 1.7 Chọn độn Tra bẳng phụ lục tài liệu [1] Hệ thống dẫn động khí, chọn động thoả mãn yêu cầu: (v/p) (kW) Thông số chọn:     Kí hiệu động cơ: 4A112MB6Y3 Công suất động cơ: P=4(kW) Vận tốc quay n=950(v/p) Đường kính động d=32(mm) 2.Phân phối tỉ số truyền Tỉ số truyền chung hệ dẫn động: Chọn : 3.Tính thơng số trục 3.1.Cơng suất Cơng suất trục công tác: 3,35(kW) Công suất trục 2( trục hộp giảm tốc) (kW) Công suất trục 1( trục vào hộp giảm tốc) (kW) Công suất động cơ: (kW) 3.2.Số vòng quay Số vòng quay trục tính từ động cơ, theo số vòng quay từ động chọn Số vòng quay trục động cơ:(v/p) Số vòng quay trục 1: (v/p) Số vòng quay trục 2: =194,67(v/p) Số vịng quay trục cơng tác: (v/p) 3.3.Momen xoắn Momen xoắn trục động cơ: =38903,68(Nmm) Momen xoắn trục 1: (Nmm) Momen xoắn trục 2: (Nmm) Momen xoắn trục công tác: (Nmm) 3.4.Bảng thông số Tỉ số truyền/ Trục Động Trục ukn=1 Trục ubr=4,88 Trục công tác ux=2,4 Công suất P(kW) 3,87 3,79 3,64 3,35 Số vòng quay n(v/ph) 950 950 194,64 81,11 Momen xoắn T(N.mm) 38903,68 38099,47 178568,86 394433,48 Phần 2: THIẾT KẾ TÍNH TỐN BỘ TRUYỀN XÍCH Điều kiện làm việc:  Đặc tính làm việc: êm  Số ca:  Góc nghiêng: Thơng số u cầu:     3,64(kW) =178568,86 =194,64 2,4 1.Chọn loại xích Do điều kiện chịu va đập nhẹ hiệu suất truyền xích yêu cầu cao nên chọn loại xích ống lăn 2.Chọn số đĩa xích  Chọn nên ta chọn số  nên chọn số Z2 = 61 Tỉ số truyền thực tế: Sai lệch tỷ số truyền:u = = 100 = 3.Xác định bước xích Bước xích p tra theo bảng 5.5[1] trang 81 với điều kiện : cơng suất tính tốn  : công suất truyền =3,64(kW)  Chọn truền xích có tiêu chuẩn số 25, vận tốc đĩa xích nhỏ (v/p) gần với 194,64(v/p) Từ tính hệ số :  : hệ số vòng quay  - :hệ số ảnh hưởng vị trí truyền Tra bảng 5.6[1] (trang 82) với = - : hệ số ảnh hưởng khoảng cách trục chiều dài xích Chọn tra bảng 5.6[1] (trang 82), - : hệ số ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích Tra bảng 5.6[1] (trang 82) =1 -: hệ số ảnh hưởng bôi trơn Tra bảng 5.6[1] (trang 82) làm việc ngồi mơi trường có bụi nên =1,3 - : hệ số tải trọng động Tra bảng 5.6[1] (trang 82) đặc tính làm việc êm nên =1 => Lấy giá trị max Vậy trục đảm bảo an toàn độ bền mỏi 3.2.4Chọn, kiểm nghiệm ổ lăn  Ta có tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ:  Tại vị trí ổ lăn A: o  Tại vị trí ổ lăn C: o  Ta có lực dọc trục ngồi (lực dọc tác dụng lên bánh trụ): Vì = nên ta chọn sơ ổ bi đõ chặn  Chọn loại ổ lăn sơ bi chặn đỡ tra bảng P2.12Tr263[1] ta có: o Với o Tra bảng 11.4 tr216 ta e = 0,32 3.2.5 Kiểm nghiệm khả tải động ổ lăn  Khả tải động tính theo cơng thức: 11.1Tr213[1] o  Trong đó:  m – bậc đường cong mỏi:  L – tuổi thọ ổ:   Q – tải trọng động quy ước (KN) xác định theo cơng thức 11.3Tr114[1]  40  Trong đó:  V – hệ số kể đến vòng quay, vòng quay: V =  Hệ số ảnh hưởng nhiệt độ  11.3 [1] – Hệ số kể đến đặc tính tải trọng Theo bảng B 215 ,ta chọn o X hệ số tải trọng hướng tâm o Y hệ số tải trọng dọc trục  Sơ đồ bố trí ổ   Lực dọc trục lực hướng tâm sinh ổ lăn là: o o  Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn là: o  Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn là: o  Lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn là: o  Lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn là: o  X – hệ số tải trọng hướng tâm  Y – hệ số tải trọng dọc trục  Theo bảng B11.4Tr216[1] ta có:   41    Tải trọng quy ước tác dụng vào ổ: o  o   Tiến hành kiểm nghiệm với giá trị Q lớn o  Khả tải động ổ lăn o o ổ lăn thỏa mãn khả tải động 3.2.6 Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ lăn  Tra bảng B11.6Tr221[1] cho ổ dãy ta được: o  Tải trọng tĩnh tương đương tác dụng vào ổ: o o  Kiểm nghiệm khả tải tĩnh ổ: o o ổ lăn thỏa mãn khả tải tĩnh PHẦN 5: THIẾT KẾ KẾT CẤU I.Thiết kế vỏ hộp giảm tốc số chi tiết 1.1 Vỏ hộp giảm tốc  Cơng dụng: Đảm bảo vị trí tương đối chi tiết phận máy, tiếp nhận tải trọng chi tiết lắp vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn bảo vệ chi tiết máy tránh bụi bặm  Thành phần bao gồm: thành hộp, gân, mặt bích, gối đỡ… 42  Chi tiết bản: độ cứng cao, khối lượng nhỏ  Vật liệu làm vỏ: gang xám GX15-32  Phương pháp gia công: đúc a.Chọn bề mặt lắp ghép thân - Bề mặt lắp ghép vỏ hộp (phần vỏ nắp, phần thân) thường qua đường tâm trục - Bề mặt lắp ghép song song với trục đế b.Xác định kích thước vỏ hộp Dựa vào bảng 18.1Tr85[2] ta có bảng kích thước vỏ hộp Tên gọi Chiều dày Gân tăng cứng Đường kính Biểu thức tính tốn Thân hộp: Nắp hộp: Chiều dày gân: e Chiều cao gân: h Độ dốc Bu lông nền: =0.03.115+3=6,45 = 0,9.8 = 7.2 = (0.8.8 = 6,48 Khoảng (mm) Bu lơng cạnh ổ: Bu lơng ghép mặt bích thân nắp: Vít ghép nắp ổ: Vít ghép nắp thăm Mặt bích ghép nắp thân Chiều dày mặt bích thân: Chiều dày mặt bích nắp: Kích Bề rộng mặt bích: Đường kình ngồi tâm lỗ vít Trục I: 43 Giá trị thước gối trục Mặt đế hộp Bề rộng mặt ghép bu lông cạnh ổ: Tâm bu lông cạnh ổ: Khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ Chiều cao:h Chiều dày khơng có phần lồi: Chiều dày có phần lồi: Bề rộng mặt đế hộp: Tra bảng 18.2[2]-88 công Trục II: Tra bảng 18.2[2]-88 công = 3739 mm =1,6.12=19,2 =1,3.12=15,6 Trục I Trục II k ≥ 1,2d2 = 1,2.12= 14,4 k=18mm h=40mm =20,824 =3.16=48 =50+2.8=66 Khe hở chi tiết Giữa bánh thành hộp Giữa bánh đáy hộp Giữa mặt bên bánh với Số lượng bu lông Z = =(3).8=2440 L, B – Chiều dài chiều rộng hộp 1.2 Kết cấu chi tiết: a)Nắp ổ Đường kính nắp ổ xác định theo công thức: D3 �D  4, �d D2 �D   1, �2,  �d Trục I: D2 = 59,8 ÷ 64,6 (mm), D3 =82,2 (mm) Trục II: D2 = 74,8÷79,6 (mm), D3 = 97,2 (mm Kết hợp bảng 18.2[2]-88 công thức theo d4 D ổ lăn, ta chọn: 44 Vị trí D  mm  D2  mm  D3  mm  D4 (mm) Dd43 mm  47 72 60 90 82 115 37 65 M8 M8 Trục I Trục II b)Vịng móc Chiều dày vịng móc: S = (2 ÷ 3) δ = (16 ÷ 24), chọn 18 (mm) Z h 10 D2 D4 S = Đường kích: d = (3 ÷ 4) δ = (24 ÷ 32), chọn d = 25 (mm) c)Chốt định vị Chức năng: nhờ có chốt định vị, xiết bu lơng khơng làm biến dạng vịng ngồi ổ (do sai lệch vị trí tương đối nắp thân) loại trừ nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng Chọn loại chốt định vị chốt cơn: Hình 10: chốt định vị Thơng số kích thước:B18.4aTr90[2] ta được: d)Cửa thăm Để kiểm tra, quan sát chi tiết máy hộp lắp ghép để đổ dầu vào hộp, đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm đậy nắp, nắp lắp thêm nút thơng Tra bảng B 18   2 92 chọn A 100 B 75 C 150 100 K 125 - 87 R 12 Vít M8x22 Số lượng e)Nút thơng Khi làm việc nhiệt độ hộp tăng lên để giảm áp suất điều hịa khơng khí bên bên ngồi hộp ta dùng nút thơng nắp cửa thăm Tra bảng B 18   2 93 chọn 45 Q B C D E G H I K L GM N M27x 15 30 15 45 36 32 10 P8 22 O Q RK S 32 18 36 32 M P A I B H E L C N O A D f)Nút tháo dầu: Sau thời gian làm việc dầu bôi trơn A R chứa hộp bị bẩn biến chất cần phải thay dầu mới,để tháo dầu cũ đáy hộp có lỗ dầu bịt kín nút tháo dầu B Chọn nút tháo dầu tra bảng d b m f M20x2 15 18   2 93 L c q D S 28 2,5 17,8 30 22 25,4 D d D0 m b S L g)Kiểm tra mức dầu: Chức que thăm dầu: dùng để kiểm tra mức dầu, chất lượng dầu bôi trơn hộp giảm tốc Để tránh sóng dầu gây khó khăn cho việc kiểm tra, đặc biệt máy làm việc ca, que thăm dầu thường có vỏ bọc bên ngồi 12 30 h) Bánh 46 18 12 K ết cấu bánh X ét khoảng cách từ chân đến rãnh then: Suy vị trí ta làm bánh khơng liền trục Ta có bảng Tên kích thước Cơng thức Kích thước (mm) Đường kính moay d= 22 22 Đường kính ngồi moay Chiều dài moay D= (1,5÷ 1,8)d= 33 ÷ 39,6 l = (0,8÷1,8)d= 17,6÷39,6 34 36 Chiều rộng vành b = 48 48 Đường kính đỉnh da1 = 43,02 43,02 Tên kích thước Cơng thức Kích thước (mm) Đường kính moay d= 32 32 Đường kính ngồi moay D= (1,5÷ 1,8)d= 48 ÷ 57,6 52 Kết cấu bánh 47 Chiều dài moay l = (0,8÷1,8)d= 25,6÷57,6 40 Chiều rộng vành b = 48 48 Chiều dày vành δ= (2,5÷4)m=(5÷8) Đường kính vành Dv = df2 – 2δ=190 – 2.8 174 Đường kính tâm lỗ D0 = 0,5(D + Dv) =0,5(52 + 174) 113 Đường kính lỗ d0= (12 ÷ 25) 15 Chiều dày đĩa c = (0,2 ÷ 0,3)b=9,6÷14,4 12 Đường kính đỉnh da2 = 195 195 i)Các chi tiết liên quan khác Lót kín phận ổ nhằm mục đích bảo vệ ổ khỏi bụi bặm, chất bẩn, hạt cứng tạp chất khác xâm nhập vào ổ, đề phòng mỡ chảy ngồi Vịng phớt dùng để lót kín chi tiết dùng rộng rãi có kết cấu đơn giản, thay dễ dàng chóng mịn ma sát lớn bề mặt có độ nhám cao Ta cần chọn vòng phớt cho trục vào và tra bảng 15-17 trang 50 Tra theo đường kính bạc Trục d d1 d2 D a b S0 I 20 21 19 33 4,3 II 35 36 34 48 6.5 12 48 d d D2 a b S0 a Để ngăn cách mỡ phận ổ với dầu hộp thường dùng vịng chắn mỡ (dầu) Kích thước vịng chắn mỡ (dầu) cho hình vẽ 60° b t = 2mm, a = 6mm t a PHẦN 6: LẮP GHÉP, BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI 1.Dung sai lắp ghép lắp ghép ổ lăn Lắp vòng ổ lên trục theo hệ thống lỗ lắp vòng vào vỏ theo hệ thống trục Để vịng khơng trượt bề mặt trục lỗ làm việc, ta chọn kiểu lắp trung gian với vịng khơng quay lắp có độ dơi với vòng quay Chọn miền dung sai lắp vòng ổ: Tra bảng 20-12, 20-13 ta được: + Lắp ổ lên trục là: k6 49 + Lắp ổ lên vỏ là: H7 2.Lắp bánh lên trục: Để truyền momen xoắn từ trục lên bánh ngược lại, ta chọn sử dụng then Mối ghép then thường khơng lắp lẫn hồn tồn rãnh then trục thường phay thường thiếu xác Để khắc phục cần cạo then theo rãnh then để lắp Lắp bánh lên trục theo kiểu lắp trung gian: 3.Bôi trơn hộp giảm tốc a) Bôi trơn hộp giảm tốc Bộ truyền bánh có vận tốc vịng v = 1,94(m/s) < 12(m/s) nên ta chọn bôi trơn cách ngâm dầu Dầu bôi trơn hộp giảm tốc:vận tốc vòng bánh v = 1,94  b �470 �1000 MPa thép C45 186(11) Độ nhớt dầu 50oc 16   B 18  13 101 chọn loại dầu ô tô máy kéo AK-20 tra bảng Do v = 1,94 m/s < m/s nên ổ lăn bôi trơn mỡ b) Bơi trơn ngồi hộp giảm tốc (bơi trơn cho ổ lăn) Bôi trơn ổ lăn : Khi ổ lăn bơi trơn kỹ thuật,nó khơng bị mài mị ,ma sát hộp giảm,giúp tránh khơng để cách chi tiết kim loại tiếp xúc trực tiếp với ,điều bảo vệ bề mặt tránh tiếng ồn Thông thường ổ lăn bơi trơn dầu mỡ ,nhưng thực tế người ta thương bơi mỡ so với dầu mỡ bơi trơn giữ ổ dễ dàng hơn,đồng thời có khả bảo vệ ổ tránh tác động tạp chất độ ẩm.Ngoài mỡ dung lâu dài chịu ảnh hưởng nhiệt độ Theo bảng 15.15a tr45[2] ta dung loại mỡ M chiếm 1/2 khoảng trống ổ Bảng thống kê kiểu lắp ghép dung sai Trục Vị trí lắp Ổ lăn – trục Kiểu lắp ghép + 50 Ổ lăn – vỏ hộp H7 Nắp ổ trục – vỏ hộp Vòng chắn dầu – trục Bạc – trục Khớp nối – trục Bánh – trục Ổ lăn – trục Ổ lăn – vỏ hộp Nắp ổ trục – vỏ hộp Vòng chắn dầu – trục Bạc – trục Xích-trục Bánh – trục TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí – tập – Nhà xuất giáo dục; PGS.TS – Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí – tập – Nhà xuất giáo dục; PGS.TS – Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển Dung sai lắp ghép - Nhà xuất giáo dục; PGS.TS Ninh Đức Tốn 52 53 54