Đồ án đề 4 Truyền động vít tải (bánh răng trụ răng thẳng) Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM (SPKT) Full Bản thuyết minh + bản vẽ CAD 20212022

TRƯỜNG ĐHSPKT TP HCM KHOA Cơ Khí Chế tạo máy Bộ môn cơ sở Thiết kế máy ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ – THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG VÍT TẢI Đề số 04 – Phương án 06 SVTH Nguyễn Sơn Lâm – 20146362 GVHD Nguyễn Văn Đoàn.

TRƯỜNG ĐHSPKT TP.HCM KHOA: Cơ Khí Chế tạo máy

Bộ môn cơ sở Thiết kế máy

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ – THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG VÍT TẢI

Đề số 04 – Phương án 06

SVTH: Nguyễn Sơn Lâm – 20146362

GVHD: Nguyễn Văn Đoàn

Phần 1:TÍNH TOÁN VÍT TẢI

1 Cho thông số đầu vào

a) Loại vật liệu vận chuyển: Muối

Năng suất vít tải tính theo công thức

- K: hệ số phụ thuộc vào bước vít và trục vít, trong điều kiện bình thường lấy K=1

- P: khối lượng riêng vật liệu ,tra bảng 2.1 lấy 1,2 tấn/m3

-  : Hệ số điền đầy, tra bảng 2.2 , ta lấy 0,25

- C: hệ số phụ thuộc vào góc nghiên  của vít tải , tra bảng 2.3 ta được 0,8

b, Công suất của vít tải tính theo công thức

- Công suất trên trục công tác: P  4.01  Kw 

- Công suất tính: Pt = P (tải trọng tĩnh)

- Tốc độ quay của trục công tác: n  148, 41  vg p / 

- Công suất cần thiết trên trục động cơ:

với η = ηx ηbr ηkn ηô = 0,96.0,97.1.(0,99)3 = 0,9

Tra bảng 2.1 ta được ηx = 0,96 (bộ truyền xích); ηkn = 1;ηô = 0,99 (hiệu suất

của 1 cặp ổ lăn); ηbr= 0,97(bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng),

4,01

4, 46( )0,9

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

Hệ truyền động cơ khí có bộ truyền xích và hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng trụ răng thẳng, theo bảng 2.2 ta sơ bộ chọn un  ux   2 5 ;   uh  ubr    3 5 

Tỉ số truyền chung sơ bộ : usb  u ux br   6 25  

x h

u u u

thỏa điều kiện về sai số cho phép

Công suất trên các trục:

3

2

4,01

4, 22( )0,99 0,96

4, 22

4,39( )0,99 0,97

1425

356, 25( / )4

Mômen xoắn trên các trục:

1 1

Phần 3: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI HGT ( BỘ TRUYỀN XÍCH )

Thông số đầu vào

- Công suất trên trục đĩa xích dẫn: PP2  4, 22Kw

- Tốc độ quay trên trục đĩa xích dẫn: nn2  356, 25vg p/ 

- Tỉ sồ truyền: u u x 2, 4

- Ca làm việc:2 ca

- Đường nối tâm hai đĩa xích so với phương ngang:  300

- Tải trọng không đổi, quay 1 chiều

1 Chọn loại xích  xích ống con lăn

2 Chọn số răng đĩa xích:

Theo bảng 5.4[1] , với u  x 2, 4 chọn số răng đĩa xích nhỏ ( đĩa xích dẫn )  z 1 25

Số răng đĩa xích lớn ( đĩa bị dẫn ) z2 u x z1 2, 4 25 60 

Chọn z2 60zmax 120

Tỉ số truyền thực tế :

2 1

60

2, 425

t

z u z

u

sai số nhỏ hơn sai số tỉ số truyền cho phép

25125

Z

z K

- k  đ 1,35 (tãi trọng động làm việc 2ca/ ngày)

- k 0 1 ( đường nối tâm hai đĩa xích < 60 độ )

- k  bt 1( môi trường làm việc không bụi che kín bôi trơn đạt tiêu chuẩn )

- k  đc 1,1( vị trí trục được điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích )

 vậy chọn 1 dãy xích có bước xích P =25,4mm là hợp lý

4 Tính đường kính vòng chia các đĩa xích.

- Đường kính vòng chia đĩa xích nhỏ:

- Đường kính vòng chia đĩa xích lớn:

Lực căng: F0  9,81  Kf    q a 9,81 4 2, 6 1, 022 104, 27      N 

Hệ số an toàn:

56700

34,311,35 1119,36 36,95 104, 27

Theo bảng 5.10[1] với P = 25,4 ; n1 =356,25 (vg/ph)  [S]=9,3

Vậy S = 34,31 > [S] = 9,3, bộ truyền xích đảm bảo độ bền

8 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc đĩa xích.

Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị

Đường kính vòng chia đĩa xích nhỏ d1 202,66 mmĐường kính vòng chia đĩa xích lớn d2 485,33 mmĐường kính vòng đỉnh răng bánh nhỏ da1 213,76 mmĐường kính vòng đỉnh răng bánh lớn da2 497,36 mmĐường kính vòng chân răng bánh nhỏ df1 186,6 mmĐường kính vòng chân răng bánh lớn df2 469,27 mm

*Thông số đầu vào

- Công suất trên trục bánh răng dẫn: P1 = 4,39(Kw)

- Tôc độ quay trục bánh răng dẫn: n1 = 1425(vg/ph)

- Tỉ số truyền u = ubr =4

- Momen xoắn trên trục bánh răng dẫn: T1 =29420 (Nmm)

- Thời gian làm việc 5 năm (300 ngày/năm, 2 ca/ngày, 6 giờ/ca )

9

9 1

1,539.10

0,38475.104

 YS – hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu đối với tập trung ứng suất

 KXF – hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước răng ảnh hưởng đến độ bền uốn

Ka – hệ số phụ thuộc loại răng Ka = 49,5

T1 – momen xoắn trên trục dẫn = 29420 Nmm

H - ứng suất tiếp cho phép H 490,91(MPa)

4 Xác định các thồng số ăn khớp , môdun.

Theo ct 6.17[1] modun được xác định

0, 01 0, 02 w 0, 01 0, 02 120 1, 2 2, 4

Theo tiêu chuẩn 6.8[1] ta chọn m = 2 mm

Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:  00

t

Z u Z

5 Kiểm nghiệm độ bền ứng suất tiếp xúc

ZM – hệ số cơ tính vật liệu ZM = 274 MPa

ZH – hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc

2 cos

1, 76 sin 2

 ZR = 0,95 với da < 700mm , KXH =1

 Thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc.

6 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

17,57 36 48

F w w FV

Hệ số dạng răng

1 2

3,973,6

F F

Y Y

56,17 3,97

F

F F

MPa MPa

Vậy thỏa điều kiện bền uốn

7 Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Hệ số quá tải

max 1

qt

T K T

Bảng thông số bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

- Chọn khớp nối: nối trục vòng đàn hồi vì cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo và thay đổi

- Mômen xoắn danh nghĩa truyền qua khớp nối trục là mômen của trục động cơ vì khớp nối nằm trên trục động cơ Tđc = 29688 Nmm

Mô men xoắn tính toán: T t   k T  T  2 29688 59376 Nmm59,376Nmm

Trong đó:

T – 29688 mômen xoắn danh nghĩa

k – 2 hệ số an toàn làm việc, phụ thuộc vào loại máy công tác, cho trong bảng (5.1) Chọn và kiểm nghiệm nối trục vòng đàn hồi, được sử dụng để nối trục động cơ và trụchộp

giảm tốc trong hệ thống truyền động vít tải với P1 = 4,43 kW, số vòng quay n1 = 1425vg/ph

Vật liệu chốt - thép 45 với ứng suất uốn cho phép [σ]u = 75 MPa, ứng suất dập giữa chốt]u = 75 MPa, ứng suất dập giữa chốt

[σ]u = 75 MPa, ứng suất dập giữa chốt]d = 3,5 MPa

1 Từ mômen xoắn ta có kích thước cơ bản của nối trục vòng đàn hồi

125 32 12

5

65 165

2. Kích thước cơ bản của vòng đàn hồi, tra bảng 9.2 ta có:

Thõa điều kiện bền.

4 Điều kiện sức bền của chốt.

Thõa điều kiện bền

5 Phân tích lực tác dụng lên khớp nối:

T d





Với Ti – mômen xoắn trục thứ i

  - ứng suất xoắn cho phép , vật liệu trục là thép   15 30 MPa 

ta chọn   1   2 20MPa

Mômen xoắn trên các trục I và trục II:

1 2

29420 113125

Từ bảng 10.2 ta suy ra chiều rộng ổ lăn b0

01 02

1721

b mm

b mm





4 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:

+ k1 = 10mm :khoảng cách từ chi tiết quay đến thành trong hộp giảm tốc hoặc giữa các chi tiết quay

+ k2 = 10mm :khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong hộp

+ k3 = 15mm :khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến nắp ổ

+ hn = 20mm :chiều cao nắp ổ và đầu bu lông

+Theo công thức tính đường kính: 3 0,1 

tdj j

M d

- Như vậy để tăng khả năng công nghệ trong quá trình chế tạo trục, yêu cầu về độ bền,

lắp ghép (dễ tháo lắp và cố định các chi tiết trên trục), và đồng bộ khi chọn ổ lăn, ta chọn kích thước của đường kính các đoạn trục như sau:

 dA =20 (khớp nối) ; dC = 28 mm ( bánh răng )

 dB = dD = 25 mm ( ổ lăn )

 Biểu đồ nội lực trục I:

 Kết cấu trục I:

6 Tính toán thiết kế trục II:

 Phân tích lực tại các gối đỡ:

+Theo công thức tính moment: M tdj  M2j 0, 75T j2  M Yj2 M Xj2 0,75T j2

+Theo công thức tính đường kính:  

3

0,1

tdj j

M d





- Theo bảng 10.5 [1] ta có   63MPa ; đường kính d2 35mm

Do mặt cắt tại E có đĩa xích có rãnh then nên đường kính trục cần tăng thêm 4%, theo

đó ta tính được đường kính của trục tại mặt cắt E là:

dE = 24,96 + 0,04 24,96 = 25,96 (mm)

- Như vậy để tăng khả năng công nghệ trong quá trình chế tạo trục, yêu cầu về độ bền,

lắp ghép (dễ tháo lắp và cố định các chi tiết trên trục), và đồng bộ khi chọn ổ lăn, ta chọn kích thước của đường kính các đoạn trục như sau:

 dB = dD = 30 mm ( ổ lăn)

 dC = 38 (bánh răng) ; dE = 28 mm (đĩa xích)

 Biểu đồ nội lực trục II:

 Kết cấu trục II:

MPa d

T

MPa d

Với đường kính trục d kn=20 mm Chọn then có kích thước (mm):

τ c=2T

dlb=

2 ×29420

20 × 48× 6=10 22( MPa )≤[τ c]=90(MPa)

=> Thỏa đều kiện bền

Với đường kính trục d br 1=30 mm Chọn then có kích thước (mm):

τ c=2T

dlb=

2× 113125

28 × 40× 8=25.25 ( MPa) ≤[τ c]=90 (MPa)

=> Thỏa đều kiện bền

Với đường kính trục d br 2=40 mm Chọn then có kích thước (mm)

τ c=2T

dlb=

2× 113125

38 × 40× 10=14.88 (MPa )≤[τ c]=90(MPa)

=> Thỏa đều kiện bền

9 Kiểm nghiệm độ bền mỏi

Kết cấu vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi nếu hệ số an toàn thỏa:

S j= S σ j S τ j

√S2σ j

+S τ2j ≥[S]

S σ j−S τ j :hệ số an toànchỉ xét ứng suất pháp−ứng suất tiếp

Xét trục I: tiết diện nguy hiểm ở vị trí C.

Thông thường [S]=1.5−2.5; để khỏi kiểm nghiệm độ cứng trục [S]=2.5−3 Ta chọn [S]=3

Xét trục II: tiết diện nguy hiểm ở vị trí D.

Thông thường [S]=1.5−2.5; để khỏi kiểm nghiệm độ cứng trục [S]=2.5−3 Ta chọn [S]=3

Độ đảo hướng tâm: 20μmm

Giá thành tương đối: 1

Ổ chỉ chịu lực hướng tâm => X=1, Y=0.

Vòng trong quay nên V=1

Ổ chỉ chịu lực hướng tâm => X=1, Y=0.

Vòng trong quay nên V=1

=> Ổ dảm bảo thỏa điều kiện

Phần 8: THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC

1 Chọn vật liệu và phương pháp gia công hộp

Chọn vật liệu để đúc thân và nắp hộp là gang xám GX 15-32 Bề mặt lắp ghép nắp vàthân đi qua tâm trục, song song mặt đáy

d2=(0.7÷ 0.8 )d1

¿11.2÷ 12.8

Chọn d2=12 M12Bulong ghép bích nắp

d3

d3=(0.8÷ 0.9 )d2

¿9.6 ÷ 10.8

Chọn d3=10 M10Vít ghép nắp ổ d4 d4=(0.6 ÷ 0.7) d2=7.2 ÷ 8.4

Vít ghép nắp cửathăm d5

K3=K2−(3 ÷5 )

Kích thước Đường kính ngoài và Trục I: D I=62 Trục I

∆ >(1÷ 1.2) δ=8 ÷ 9 6

Đỉnh bánh răng lớnvới đáy ∆ j

 Khoảng cách C1 từ mặt ngoài của vỏ hộp đến tâm bulong nền và khoảng cách C2

từ tâm bulông nền đến mặt ngoài của đế

C1=1,2d +(5÷8) = 1,2.16+ (5÷8) = (24,2÷ 27,2)mm Chọn C1 = 27mm

C2=1,3d=1.3.16=20,8mm Chọn C2 = 22mm

 Khoảng cách C1 từ mặt ngoài của vỏ hộp đến tâm bulông cạnh ổ và khoảng cách

C2 từ tâm bulông cạnh ở đến mặt ngoài của mặt bích

C1=1,2d1+(5÷8) = 1,2.12+ (5÷8) (19,4÷22,4)mm Chon C1 =24mm

C2= 1,3d1 =1,3.12=15,6mm Chọn C2 = 20mm

 Khoảng cách C1 từ mặt ngoài của vỏ hộp đến tâm bulông ghép mặt bích của nắp

và thân và khoảng cách C2 từ tâm bulông ghép mặt bích của nắp và thân đến mặtngoài của mặt bích

Sau thời gian làm việc thì dầu bôi trơn bị bẩn, hoặc biến chất nên cần thay dầu mới Tháodầu cũ bằng nút tháo dầu ở đáy hộp.

Kích thước nút tháo dầu

M16x

2

 Que thăm dầu:

Kích thước que thăm dầu như hình vẽ

 Bôi trơn ngoài hộp giảm tốc

Do bộ truyền ngoài làm việc tiếp xúc với môi trường không được che đậy kỹ càng nên thường bị bám bụi bẩn, ta tiến hành bôi trơn bằng mỡ

Tên dầu hoặc mỡ Thiết bị cần bôi trơn Lượng dầu hoặc mỡ Thời gian thay

dầu hoặc mỡDầu ô tô máy kéo

AK- 15 Bộ truyền trong hộp 0,6 lít/Kw 5 tháng

Mỡ T Tất cả các ổ và bộtruyền ngoài 2/3 chỗ rỗng bộ phậnổ 1 năm

4 Xác định mối lắp ghép giữa các chi tiết

Stt Tên mối ghép Kiểu lắp Sai lệch giới hạn Ghi chú

1 Bánh răng 1 với trục I +250

ϕ 30 H 7

k 6

+15+2

2 Khớp nối với trục I ϕ 20 H 7

k 6

+210+15+2

3 Vòng trong ổ lăn với trụcI ϕ 25 k 6 +15+2 2 ổ lắp giống

8P 9

h 9

−15

−510

−36

7 Bánh răng 2 với trục II ϕ 38 H 7

k 6

+250+18+2

8 Đĩa xích với trục II ϕ 30 H 7

k 6

+210+15+2

9 Vòng trong ổ lăn với trục

+18+2 2 ổ lắp giống

−36

−15

−51

−36