Đồ án CHI TIẾT máy hgt 2 cấp khai triển

Tính toán thiết kế các chi tiết máy: a.. Tính toán các bộ truy n hở đai, xích hoặc bánh răng.. V sơ đ lực tác dụng lên các bộ truy n và tính giá tr các lực.. Tính toán thiết kế trục và t

Sinh viên thực hiện : ζguyễn Văn Đông MSSV:.1510764

ζgười hướng dẫn : Trần Thiên Phúc Ký tên: Ngày hoàn thành : ζgày bảo vệ:

H ăth ngăd năđ ngăxíchăt iăg m:ă1- Động cơ điện 3 pha không đ ng bộ; 2- Bộ truy n đai thang; 3- Hộp

giảm t c bánh răng trụ hai cấp khai tri n; 4- ζ i trục đàn h i; 5- Xích tải (Quay một chi u, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ)

δực vòng trên xích tải F, ζ 5500

S răng đĩa xích dẫn z, răng 11

S ngày làm/năm Kng , ngày 210

2. Tính toán thiết kế các chi tiết máy:

a. Tính toán các bộ truy n hở (đai, xích hoặc bánh răng)

b. Tính các bộ truy n trong hộp giảm t c (bánh răng, trục vít)

c. V sơ đ lực tác dụng lên các bộ truy n và tính giá tr các lực

d. Tính toán thiết kế trục và then

Ph nă1:ăXÁCăĐ σHăCỌσGăSUỂTăĐ σGăC ăVẨăPHỂσăPH I TỶ S TRUY N

ηtn = 0,98 :hiệu suất n i trục đàn h i

ηbr1 = 0,97 : hiệu suất bộ truy n bánh răng trụ răng nghiêng

ηbr2 = 0,96 : hiệu suất bộ truy n bánh răng trụ răng thẳng

ηđ = 0,95 : hiệu suất bộ truy n đai thang

ηol = 0,99 : hiệu suất ổ lăn

1.1.2 Tính công su t c n thi t (đ ngăc ălƠmăvi c v iăs ăđ t i tr ngăthayăđ i)

 Công suất động cơ phải lớn hơn công suất cần thiết

Pdc Pct

 Với: Pct =

=

ηch: hiệu suất chung c a cả hệ th ng

Ktd : hệ s tương đương đổi công suất làm việc sang đẳng tr

Ktd =√∑

= 0,842 P: công suất trên trục công tác :

P =

= 8,25 (kw) F: lực vòng trên xích tải (N)

V : vận t c xích tải (m/s)

1.1.3 Xácăđ nh s vòngăquayăs ăb c aăđ ngăc :

 S vòng quay trên trục công tác: n lv =60000(

Uđ =3 : tỉ s truy n sơ bộ c a đai thang (3-5)

Uhgt =12 : tỉ s truy n sơ bộ c a hộp giảm t c (6-30)

 S vòng quay sơ bộ c a động cơ:

nsb=nlv.Usb=74,38*36=2677,686 (V/p)

1.1.4 Ch năđ ngăc ăđi n:

 Động cơ điện có thông s phải thỏa mãn:

 Phân ph i tỉ s truy n trong hộp giảm t c :

Ch n tỉ s truy n giữa cặp bánh răng trụ răng nghiêng (cấp nhanh) và cặp bánh răng trụ răng

PIII =

=

= 8,855 (kw)

PII =

=

= 9,317 (kw)

PI =

=

= 9,803 (kw)

PH N 2 TÍNH TOÁN THI T K CÁC CHI TI T MÁY

2.1 THI T K B TRUY N ĐAI:

2.1.1 Đ nhăđ ng kính bánhăđai:

 Dựa vào bảng 5.1 tài liệu (*) :

 Ch n đai thang B : = 14mm; = 17mm; h= 10,5mm; = 4mm; A= 138 ; = 140÷280mm

= 16,795 m/s =(30 35) m/s

 Đường kính bánh đai lớn = µ (1-ξ) = 1,634.220.(1-0,02) = 352,183 mm

Theo tiêu chuẩn ta ch n d2= 360 mm

 Tỉ s truy n c a bộ truy n đai thực :

u =

=

= 1,7 sai lệch do với giá tr ch n trước 4 %

2.1.2 S ăb kho ng cách tr c a:

 Khoảng cách trục nhỏ nhất xác đ nh theo công th c:

2( + ) ≥ a ≥ 0,55( + ) + h 2(220 + 360) ≥ a ≥ 0,55(220 + 360) +10,5

+ = 1786,4 mm Theo bảng 5.11, ta ch n đai có chi u dài L = 2000 mm

 Ki m nghiệm s vòng chạy c a đai trong 1s theo công th c :

i = =

= 8,397 ≤ [i]=10

 Tính toán lại khoảng cách trục a:

a= √ Trong đó :

k = L -

= 2000 - π =1088,94 Δ= =

=70 a= √

2.1.5 Xácăđ nh s đaiăc n thi t :

S đai Z được xác đ nh theo đi u kiện tránh xảy ra trượt trơn giữa đai và bánh đai:

Z ≥

 - hệ s xét ảnh hưởng c a góc ôm đai :

= 1,24(1 - ) = 1,24(1 - ) = 0,964

 - hệ s xét đến ảnh hưởng vận t c

= 1- 0,05(0,01 -1) = 1 – 0,05.(0,01 – 1) = 0,909

 - hệ s xét ảnh hưởng tỷ s truy n u:

= 1,14 vì u= 2,45 2,5

 – hệ s xét ảnh hưởng s dây đai, ta ch n sơ bộ =0.95 ( z=(2 3) )

 - hệ s xét đến ảnh hưởng chế độ tải tr ng =0,9 tải va đập nhẹ

 -Hệ s xét ảnh hưởng chi u dài đai:

= √ = √ =0.981 Theo Hình 5.2b ta ch n [ ] = 6 kw khi d = 220mm, = 2240mm, v =16,795/s và loại đai B

2.1.7 Tính lựcăcĕngăbanăđ u và lực tác dung lên tr c :

 Lực căng ban đầu :

E

=

+ 1000. +

.100 = 5,5 Mpa Với:  : ng suất kéo trên nhánh căng Ń1= + 0,5 =

=1,582 Mpa  : ng suất phụ do lực ly tâm gây nên = ρ =1000. =0.282 Mpa  : ng suất u n sinh ra trong đai (E=200εpa; y0=4 mm) =

E =

.100

 Tuổi th đai xác đ nh theo công th c : =

=

= 8497 giờ Trong đó = 9MPa ; i= 8,397 (l/s); m=8 2.2 THI T K B TRUY σăBÁσHăRĔσG:  Thông s kĩăthu t: - Thời gian phục vụ: δ=5 năm - Quay 1 chi u, tải va đập nhẹ, 210 ngày/ năm, 2 ca/ngày, 8 tiếng/ ca - Cặp bánh răng cấp nhanh (bánh răng trụ răng nghiêng) : Tỉ s truy n 4.000 s vòng quay 892.56 công suất 9.803 monen xoắn(ζmm) 104890.9 -

- Cặp bánh răng cấp chậm (bánh răng trụ răng thẳng ) :

monen xoắn(ζmm) 398753.3

 Ta tính toán theo độ b n mỏi tiếp xúc đ tránh hiện tượng tróc rỗ b mặt và ki n nghiệm lại

đi u kiện b n u n

2.2.1 Cặpăbánhărĕngătr rĕngănghiêngăc p nhanh:

2.2.1.1 V t li u và nhi t luy năbánhărĕng:

Ta ch n loại vật liệu hai cấp c a bánh răng như nhau thép C45 Tôi cải thiện

 S chu kì làm việc tương đương, xác đ nh theo sơ đ tải tr ng

∑

= 60.1.[ 892,56.(5.210.2.8) = 56 (chu kì)

Theo công th c 3.14 ta có : [ŃH] =0,5 √ =321,21 Mpa

So sánh v ới đi u kiện 3.15 :

[ŃH]min=441,82 [ŃH] =321,21 Mpa

Đi u kiện không thỏa nên ta ch n :

[ŃH]= [ŃH]min=441,82 Mpa b) ng suất u n cho phép:

Khi chưa có kích thước bộ truy n ta tính sơ bộ theo công th c (3.20)

Khβ = 1,05 , Kβ = 1,12

2.2.1.4 Xácăđ nh các thông s ĕnăkh p:

Ch n Z1=26 răng

ch n (răng) Tính l ại tỉ s truy n thực :

u = = 104/26 = 4 Sai s tỉ s truy n Δu= 0%

Tính lại góc nghiêng β :

β = arccos = arccos

= 12,84

0

B ng thông s vƠăkíchăth c b truy n c p nhanh:

= 3,74 m/s

Dựa theo bảng 3.10 ta ch n cấp chính xác bộ truy n là 9

Với: b: góc nghiêng răng trên hình trụ cơ sở

 Z : Hệ s k dến sự trùng khớp c a răng, xác đ nh như sau: (3.56)

Zł= √

Theo (3.58) :

� =[1,88-3,2(1/Z1 +1/Z2)]cosβ ==[1,88-3,2(1/31 +1/98)]cos14,65 = 1,683

[ŃH] = Ń0Hlim

 Hệ s ảnh hưởng bởi độ nhám b mặt ZR = 0,95

 Hệ s ảnh hưởng vận t c vòng , do HB < 350 theo (3.61) :

Zv = 0,85 v0,1 =0,85.3,74,1 =0,97

 Hệ s ảnh hưởng c a đi u kiện bôi trơn,thông thường ch n Kl=1

 Hệ s ảnh hưởng đến kích thước răng,theo (3.63):

 [ŃH] = 441,82

= 443,036 Mpa =290,87 Mpa < [ŃH] = 443,036 Mpa

[ŃF1] = 257,14.1.1,035.1.1=266,13 Mpa [ŃF2] = 241,71.1.1,035.1.1=250,16 Mpa Trong đó :

Hệ s dạng răng được tính bằng công th c thực nghiệm(3.66) :

YF = 3,47 +

-

x +0,092x2 Trong đó :

S răng tương đương :

Zv1 =

= 28,05

Zv2 =

= 112,21

Ta ki m nghiệm độ b n u n cho bánh dẫn là bánh có độ b n thấp hơn :

KFβ = 1,12 ; KFV=1,13 Suy ra KF= 1.1,2.1,13= 1,455

2.2.2.1 V t li u và nhi t luy năbánhărĕng:

Gi ng như bộ truy n cấp nhanh

2.2.2.2 ng su t cho phép :

a) ng suất tiếp xúc cho phép:

 S chu kì làm việc cơ sở:

=30 =1,7. (chu kì) =30 =1,4. (chu kì)

 S chu kì làm việc tương đương, xác đ nh theo sơ đ tải tr ng

= 14 107 (chu kì)

= 4,6 107 (chu kì)

 KHI NHE > NHO thì ta ch n KHL = 1

 Đây là bộ truy n bánh răng trụ răng thẳng nên :

[ŃH]= [ŃH]min=[ŃH]2 =441,82 Mpa Khi chưa có kích thước bộ truy n ta tính sơ bộ theo công th c (3.20)

b) ng suất u n cho phép:

 S chu kì làm việc tương đương, xác đ nh theo sơ đ tải tr ng

= 10.107(chu kì) = 3,4.107(chu kì)

2.2.2.4 Xácăđ nh các thông s ĕnăkh p:

 εôđun pháp

 mn = (0,01 0,02)aw = 2 5,6 mm

theo bảng tr s tiêu chuẩn 3.2 tài liệu (*) ch n mn=3 mm

u = = 138/46 = 3 Sai s tỉ s truy n Δu= 0%

Ta không cần d ch chỉnh bánh răng : Theo (3.44) góc ăn khớp :

Cos atw =

= arccos

= 0,926 => atw= 22,14

2.2.2.5 Ch n c p chính xác cho b truy n :

Vận t c vòng c a bánh răng dẫn:

V1= =

= 1,612 m/s

Dựa theo bảng 3.10 ta ch n cấp chính xác bộ truy n là 9

 Zł= 0,86

 K H - hệ s tải tr ng khi tính tiếp xúc:

[ŃH] = Ń0Hlim

 Hệ s ảnh hưởng bởi độ nhám b mặt ZR = 0,95

 Hệ s ảnh hưởng vận t c vòng , do HB < 350 theo (3.61) :

Zv = 0,85 v0,1 =0,85.1,612,01 =0,89

 Hệ s ảnh hưởng c a đi u kiện bôi trơn,thông thường ch n Kl=1

 Hệ s ảnh hưởng đến kích thước răng,theo (3.63):

 [ŃH] = 441,82

= 365,55 Mpa =320,94 Mpa < [ŃH] = 365,55 Mpa

SUY RA:

[ŃF1] = 257,14.1.1,035.1.1=266,13 Mpa [ŃF2] = 241,71.1.1,035.1.1=250,16 Mpa Trong đó :

Hệ s dạng răng được tính bằng công th c thực nghiệm(3.66) :

[ŃF1]/ YF1=266,13/3,757=70,835 [ŃF2]/ YF2=250,16/3,566=70,158

Ta ki m nghiệm độ b n u n cho bánh dẫn là bánh có độ b n thấp hơn :

KFβ = 1,12 ; KFV=1,11 Suy ra KF= 1.1,2.1,11= 1,243

ng suất u n tính toán :

ŃF =

=79,185 Mpa < [ŃH] = 266,13 Mpa

Vậy độ b n u n được thõa

2.3 KI MăTRAăĐI U KI σăBỌIăTR σăσGỂMăD U :

Tính từ tâm thì m c dầu phải cách tâm lớn hơn 2R/3 c a bánh răng lớn nhất (đi u này đảm bảo m c

dầu s thấp hơn 2R/3 c a tất cả bánh răng)

M c dầu phải cao hơn đỉnh phía dưới c a bánh lớn là 10mm

Ńb = 785 MPa; Ńch= 540 εPa; ńch = 324 Mpa ; Ń-1= 383; ń-1 = 226 MPa;

[Ń] = 85, 70 hoặc 65 MPa ng với trục có đường kính lần lượt 30, 50, hoặc 100 mm

Ch n: ]  25 εPa đ i với trục vào và ra;  ]= 15εPa đ i với trục trung gian

2.4.2 Thi t k s ăb theo mômen xo n :

Theo công th c (7.2) ta có :

D √ �

Suy ra d1 27,58 mm ;d2 51,03mm ; d3> 61,04mm

Theo tiêu chuẩn ta ch n d1=28mm;d2=52mm;d3=63mm

Dựa vào đường kính trên và các kích thước ta phác thảo kích thước c a hộp giảm t c:

2.4.3 Thi t k tr c :

Ngoài mômen xoắn, trục còn ch u tác dụng c a mômen u n, lực cắt, lực kéo và lực nén Do

đó sau khi tính sơ bộ các kích thước chi u dài trục ta tiến hành thiết kế trục dưới dạng tác động đ ng thời mômen u n và mômen xoắn

a) Trục 1

Dựa vào các công th c ở các chương trước ta xác đ nh các lực đặt lên bánh răng và bánh đai δực tác dụng lên bánh răng:

Ft1 = 2622,27N; Fr1 = 978,9 N; Fa1 = 597,62N δực tác dụng lên bánh đai:

V BI U Đ εỌεEζ:

Dựa vào bi u đ nội lực tính mômen u n tổng hợp tại từng tiết diện theo công th c (7.3):

Suy ra :

MA1=MD1=0 ; MB1= 218806,5 Nmm; MC1=123125,57 Nmm εômen tương đương theo (7.4):

Suy ra :

MTDA1= 0 ; MTDB1= 279215,7 Nmm;

MTDC1=153008,12 Nmm; MTDD1=90838,2 Nmm Đường kính các tiết diện theo (7.5), ch n sơ bộ =70MPa :

Suy ra:

dA1 0; dB1 34,2mm; dC1 28mm; dD1 23,5mm Theo tiêu chuẩn và yêu cầu v kết cấu ta ch n các tiết diện có các giá tr sau:

dA1 = dC1 = 30 mm; dB1 = 36 mm;; dD1 = 24 mm Phác thảo trục 1 :

V bi u đ mômen trục 2:

Dựa vào bi u đ nội lực tính mômen u n tổng hợp tại từng tiết diện theo công th c (7.3):

Và công th c mômen tương đương theo (7.4):

Suy ra :

MTDA2= 0 ; MTDB2= 565368,16 Nmm;

MTDC2=456339,28 Nmm; MTDD2=0 Nmm Đường kính các tiết diện theo (7.5), ch n sơ bộ =70MPa :

Suy ra:

dA2 0; dB2 43,2mm; dC2 40,2; dD2 0mm Theo tiêu chuẩn và yêu cầu v kết cấu ta ch n các tiết diện có các giá tr sau:

dA2 = dD2 = 40 mm; dB2 = 45 mm;; dC2 = 42 mm Phác thảo trục 2 :

Dựa vào bi u đ nội lực tính mômen u n tổng hợp tại từng tiết diện theo công th c (7.3):

Và công th c mômen tương đương theo (7.4):

Suy ra :

MTDA3= 984606Nmm ; MTDB3= 1006752 Nmm;

MTDC3=1098541,77 Nmm; MTDD3=0 Nmm Đường kính các tiết diện theo (7.5), ch n sơ bộ =70MPa :

Suy ra:

dA2 52,01 mm; dB2 52,39mm; dC2 53,94mm; dD2 0mm Theo tiêu chuẩn và yêu cầu v kết cấu ta ch n các tiết diện có các giá tr sau:

dB3 = dD3 = 55 mm; dC3 = 60 mm;; dA3 = 55 mm Phác thảo trục 3 :

Ch n loại then cho tiết diện trục:

Tiết diện đường kính loại then(bxhxl)

 Kiểm nghiệm theo hệ số an toàn :

Ta ki m nghiệm tất cả các tiết diện đã có đường kính được xác đ nh bằng tính toán phía trên Hai tiết diện lắp ổ trên cùng một trục có đường kính như nhau nên ta chỉ ki m tra tiết diện ổ

ch u tải tr ng lớn trong hai ổ

Hệ s an toàn c a trục truy n được xác đ nh theo công th c (7.6):

Giá tr S S được xác đ nh theo công th c (7.8) và (7.9):

Trong đó:

Giới hạn mỏi c a vật liệu khi thử nghiệm với mẫu thử theo (7.10):

Ń-1 = 0,5Ńb = 392,5 Mpa

ń-1= 0,25Ńb = 196,25 Mpa Biên độ và giá tr trung bình c a ng suất:

Do trục quay nên ng suất u n thay đổi theo chu kỳ đ i x ng (7.11):

Trong đó:

tr s trung bình ng suất pháp tại tiết diện

tr s biên độ ng suất pháp tại tiết diện

Mômen cản u n và mômen cản xoắn c a các tiết diện theo công th c bảng 7.3:

Biên độ và giá tr trung bình các ng suất:

Ti tădi n Ń_a,ă(mpa) Ń_m,ă(mpa) ńa=ńmă,ă(mpa)

Hệ s ψŃ, ψńxét đến ảnh hưởng c a ng suất trung bình đến độ b n mỏi và phụ thuộc vào

cơ tính vật liệu tra ở bảng 7.4:

ψŃ = 0,1 , ψń = 0,05

Hệ s KŃ, Kńxét đến ảnh hưởng c a tập trung ng suất đến độ b n mỏi bảng 7.7:

KŃ = 2,03 , Kń =1,87 Theo bảng 7.6, hệ s tăng b n b mặt ng với ki u tôi b mặt bằng tầng s cao : β = 2

Ch n ki u lắp trung gian có độ dôi cho các tiết diện lắp ổ, đ i với các tiết diện lắp bánh răng, bánh đai và n i trục ch n lắp then kết hợp lắp trung gian có độ dôi

Kết quả tính toán đ i với tiết diện ba trục:

Tiết

diện d,mm

Tỉ s KŃ/łŃ Kń/łń Tỉ s

rãnh then

lắp chặt rãnh then

lắp chặt B1 36 2.31 3.22 2.31 2.33 1.15 1.15 4.71 26.50 4.64 C1 30 2.31 3.22 2.31 2.33 1.15 1.15 6.00 16.78 5.65 D1 24 2.23 3.22 2.10 2.33 1.12 1.05 9.68 8.49 6.38 B2 45 2.42 3.22 2.40 2.33 1.21 1.20 4.47 13.31 4.24 C2 42 2.42 3.22 2.40 2.33 1.21 1.20 4.58 10.91 4.22 A3 55 2.51 3.92 2.46 2.75 1.25 1.23 - 8.51 B3 55 2.51 3.92 2.46 2.75 1.25 1.23 4.93 8.97 4.32 C3 60 2.51 3.92 2.46 2.75 1.25 1.23 5.06 10.85 4.59

Giá tr ng suất dập và cắt c a then tại trên các trục :

Thời gian làm việc : δh = 16800 (h)

2.5.1 Tr că1ă:

S vòng quay : n1 =892,56 v/p

Đường kính ngõng trục : d = 30 mm

Tải tr ng thay đổi

 Ch n ổ lăn theo tải tr ng hoặc kết cấu :

Xác đ nh lực hướng tâm tác dụng lên ổ :

 Fa1= S1=322 N

 Fa2 = S1 + Fa = 322 + 597,62 = 919,7 N

 Do s vòng quay n1 =892,56 v/p > 1v/p nên ta ch n ổ theo khả năng tải động

Tải trong động quy ước tác dụng lên ổ theo công th c (8.3) :

Trong đó:

Q - tải tr ng động quy ước tác dụng lên ổ, ζ

Fr, Fa - tổng các lực hướng tâm và d c trục tác động lên ổ, ζ

Kt - hệ s xét đến ảnh hưởng nhiệt độ (t 0C) đến tuổi th ổ:

Kt= 1 vì nhiệt độ làm việc nhỏ hơn 1000C

 Tải tr ng động tác dụng lên ổ :

Q1 = (0,45.1.1077,86 + 1,64.322).1,3.1 =1317,2 N

Q2 = (1.1.2302,13 + 0.919,7).1,3.1 =2992,77 N

 Ta tính toán theo ổ lăn 2 ( Q2>Q1 )

 Vì tải thay đổi nên ta tính tải tr ng tương đương theo công th c (8.7)

Ta thấy C tt = 18,093 KN < C = 31 KN nên đảm bảo b n,ch n ổ này

= 42797,7 giờ

 Ki m tra s vòng quay gi i h n c a :

S vòng quay giới hạn ngh theo công th c (8.13):