đồ án chi tiết máy đề số 4

Bảng kê kiểu lắp, sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép 39 Thầy giáo hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính... Cv- Hệ số của lực li tâm đến độ bám của đai trên bánh đai:... Tt - Mooment xoắn tính

Chương 1: Tính toán động học 2

2.1.2 Xác định các kích thước và thông số bộ truyền 5

2.2.1 Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép 8

4.1 Các kích thước cơ bản của vỏ hộp giảm tốc 35

Chương 5: Bôi trơn lắp ghép và điều chỉnh ăn khớp 38

5.2 Bảng kê kiểu lắp, sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép 39

Thầy giáo hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính

trong đó tra bảng B2.319 [1], ta được:

 Hiệu suất bộ truyền bánh răng: ηbr= 0,97

 Hiệu suất bộ truyền đai: ηđ= 0,95

 Hiệu suất ổ lăn : ηOL = 0,995

 Hiệu suất khớp nối: ηkn = 1

nlv = 60000 v π D = 60000.2,04

π 370 =¿ 105,35 (v/ph) -Chọn tỉ số truyền sơ bộ:

Usb = uđ ubr

Theo bảng B2.4

21 [1]chọn s ơ b ộ :+Tỉ số truyền bộ truyền đai: uđ = 3

+Tỉ số truyền bộ truyền bánh răng : ubr = 4

• uch = 13,479

 ubr = 4

 uđ = 3,369

1.3 Tính các thông số trên trục:

-Công suất trên trục công tác: Pct = Plv = 2,019 (KW)

-Công suất trên trục II: PII = η P ct

OL η kn

= 2,019 0,995.1=¿ 2,029 (KW) -Công suất trên trục I: PI = P II

η Ol .η br=

2,029 0,995.0,97= 2,012 (KW)-Công suất trên trục động cơ: Pđc = P I

η OL η đ=

2,012 0,995.0,96=¿ 2,016 (KW)-Số vòng quay trên trục động cơ: nđc = 1420 (v/ph)

-Số vòng quay trên trục I: nI = n đc

u đ =

1420 3,369=¿ 421,49 (v/ph)-Số vòng quay trên trục II: nII = n I

u br=

421,49

4 =¿105,372 (v/ph)-Số vòng quay trên trục công tác: nct = n II

u kn=

105,372

1 =¿ 105,372(v/ph)-Moment xoắn trên trục động cơ:

Tđc = 9,55.106 P đc

n đc=¿ 9,55.106 2,202

1420 = 14809,23(N.mm)Moment xoắn trên trục I:

TI = 9,55.106 P I

n I=¿ 9,55.106 2,102

421,49 = 47626,51(N.mm)Moment xoắn trên trục II:

TII = 9,55.106 P II

n II=9,55.106

2,029 105,372 = 183890,88(N.mm)Moment xoắn trên trục công tác:

1.4 Bảng tổng hợp kết quả

Thông số

uđ = 3,369 Ubr = 4 Ukn = 1P(KW) Pđc = 2,106 PI = 2,102 PII =2,029 Pct = 2,019n(v/ph) nđc = 1420 nI = 421,49 nII = 105,37 nct = 105,37T(N.mm) Tđc = 14809,23 TI = 47626,51 TII = 183890,88 Tct = 182984,57

Chương 2: Thiết kế bộ truyền

2.1 Thiết kế bộ truyền đai dẹt

Thông số yêu cầu:

Chọn loại đai: đai vải cao su

2.1.2 Xác định kích thước đai và thông số bộ truyền

a) Xác định đường kính đai:

- d1 = (5,2 ÷ 6,4)3

√T1 = (5,2 ÷ 6,4)3

√14809,23= (127,7 ÷ 157,2) Chọn

d1 theo tiêu chuẩn ta được d1 = 140 (mm)

Kiểm tra về vận tốc đai

v = π d1n1

60000=π

140.1420

60000 =¿ 10,404 < vmax = 25 m/s-Xác định d2:

d2 = u.d1.(1–ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm)ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm)) = 3,369.140.(1–ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm)0,015) = 464,58 (mm)(chọn ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm)= 0,015)

Chọn d2 theo tiêu chuẩn ta được d2 = 450 (mm)

-Tỉ số truyền thực tế:

ut = d2

d1..(1−ε)= 140.(1−0.015)450 = 3,26-Sai lệch tỉ số truyền:

-chiều dài đai:

L= 2.asb + π.d1 +d2

2 +¿ ¿

→L= 2.1000 + π.140+4502 + ¿ ¿ = 2950,3 (mm)

Lấy L = 2950 và cộng thêm 100÷400 mm tùy theo cách nối đai

-số vòng chạy của đai:

i = v L = 10,4042,95 = 3,52 (1/s) < imax = (3÷5) (1/s)c) Xác định góc ôm α1 của bánh đai nhỏ:

Do góc nghiêng của bộ truyền β=180˚ nên σ0 = 1,6 MPa

Tra bảng B4.956 [1]với σ0 = 1,6 MPa ta được: k1= 2,3; k2 = 9

→ [σF]0 = k1 –ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm) k2 δ

d1 = 2,3 –ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm) 9.3,5140 = 2,075 (MPa)

Cα- Hệ số kể đến ảnh hưởng góc ôm α1:

C = 1–ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm) 0,003.(180˚ - α ) = 1 –ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm) 0,003(180 –ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm) 161,95) = 0,947

Cv- Hệ số của lực li tâm đến độ bám của đai trên bánh đai:

2.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng

2.2.1 Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép:

Độ rắn : HB = 192÷240 MPa → HB2 = 210Giới hạn bền : σ b2 = 750 (MPa)

Giới hạn chảy :σ ch2 = 450 (MPa)

 Vật liệu bánh nhỏ:

Nhãn hiệu thép : thép 45Chế độ nhiệt luyện: tôi cải thiện

Độ rắn : HB = 192÷240 MPa → HB1 = 220Giới hạn bền : σ b1 = 750 (MPa)

Giới hạn chảy : σ ch1 = 450 (MPa)b) Xác định ứng suất cho phép:

 Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép:

- Xác định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở:

Bánh chủ động: {σ0H lim1=2 H B1+70=2.220+70=510(MPa)

σ F li m0 1=1,8 HB1=1,8.220=390 ( MPa)

Bánh bị động: {σ0H lim2=2 H B2+70=2.210+70=490(MPa)

σ F lim0 2=1,8 HB2=1,8.210=378 (MPa )

 Ứng suất cho phép khi quá tải:

- [σ H]max = 0,28max(σ ch1,σ ch2¿= 0,28.450 = 126 (MPa)

- [σ F1]max = 0,8σ ch1 = 0,8.450 = 360 (MPa)

Thầy giáo hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính

T1- momen xoắn trên trục chủ động: T1 = 47626,51 (MPa)

[σH]- ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH] = 454,546 (MPa)

z2=

113

28 = 4,035

-sai lệch tỉ số truyền:

∆u = |u t – u

u |.100% = |4,035 – 45 |.100% = 0,875% < 4%→ thỏa mãn-Xác định góc nghiêng răng trên trục:

αt = αtw = arctan(tanα cosβ) = arctan(cos15,97 ˚ tan 20˚ ) = 20,73˚

-Góc nghiêng trên mặt trụ cơ sở:

βb = arctan(cosα t tanβ¿ = arctan(cos20,73 ˚ tan15,97 ˚¿ = 14,98˚

Tra phụ lục PL2502.3[1] với: CCX = 9

HB < 350 Răng nghiêng

YS = 1,08 –ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm) 0,0695.ln(m) = 1,08 –ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm) 0,0695.ln(1,5) = 1,0645-Hệ số tập trung tải trọng: {K Hβ=1,055

K Fβ=1,125

Thầy giáo hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính

-KHα, KFα- Hệ số phân bố không đều tải trọng trên các đôi răng khi tính

về ứng suất tiếp xúc và uốn:

Tra bảng B6.14107[1], với {v=0,963 CCX=9 ta được {K Hα=1.13

K Fα=1.372.2.3 Tính kiểm nghiểm răng:

a) Kiểm nghiệm về ứng suất tiếp xúc:

σH = ZM.ZH.Zε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm).√2 T1K H(u t+1)

b w u t d2w1 ≤ [σH][σH] = [σH] ZM.ZH.KxH = 454,545 (MPa)

ZM- Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp

b) Kiểm nghiệm về độ bền uốn:

Zv2 = Z2

cos3β=

113 cos315,97=¿ 127,16

{d1=m Z1

cosβ =

1,5.28 cos15,97=43,686 (mm)

d2=m Z2cosβ=

1,5.113 cos 15,97=176,304 (mm)

- Lực hướng tâm:

Fr2 = Fr1 = Ft1.tanα t w = 2180,2.tan20,73 = 825,13 (N)

- Lực dọc trục:

Fa2 = Fa1 = Ft1tanβ = 2180,2.tan15,97˚ = 623,93 (N)Với tanαnw = tanαtw.cosβ = tan20,73 ˚.cos15,97˚ = 0,3638

→ αnw≈ 20˚

Sơ đồ phân bố lực chung

Chương3: Chọn khớp nối, tính trục, then và ổ lăn

3.1 Chọn khớp nối

- Thông số đầu vào: Moment cần truyền: T=TII = 183890,88 (Nmm)

- Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục

- Ta chọn khớp theo điều kiện:

Tt - Mooment xoắn tính toán

b) Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:

• Xác định chiều rộng ổ lăn trên trục:

Tra bảng B10.2189[1] với d1 = 25mm ta được chiều rộng ổ lăn trên trục

Ta vẽ được biểu đồ mômen như sau :

1.5.Tính mômen uốn tổng M j và mômen tương đương M tdj tại các tiết diện trên trục:

[σ ] :ứng suất cho phép của thép chế tạo trục.

dbr =

3 69170,08

22, 23 0,1.63  (mm)Tại vị trí lắp bánh đai:

dđai =

3 41245,76

18,70 0,1.63  (mm)Xuất phát từ độ bền lắp ghép, công nghệ và có sử dụng dãy số tiêu chuẩncủa đường kính trục tại tiết diện lắp ổ lăn và các chi tiết quay, ta chọn cụ

thể đường kính các đoạn trục như sau :

dol = 25 (mm)Tại các vị trí khác:

dbr = 30 (mm)

dđai = 20 (mm)-Chọn lắp ghép :Các ổ lăn trên trục lắp theo kiểu K6.Lắp bánh đai theokiểu H 7 k 6 kết hợp với then bằng

1.7.Định kết cấu cho trục:

Dựa theo đường kính các tiết diện vừa tính và chiều dài tươngứng các đoạn trục, đồng thời chú ý đến các yêu cầu về lắp ghép, vềcông nghệ Ta định kết cấu cho trục (Hình trên biểu đồ mômen)

3.3.1 Chọn và kiểm nghiệm then:

-Chọn then trục 1 :

Ta kiểm tra điều kiện làm liền trục của bánh răng :

Gọi X là khoảng cách từ chân răng đến đỉnh rãnh then trên bánh răng

Với bánh răng có X ≤ 2,5m, bánh răng nên được chế tạo liền trục.

Đường kính chân răng bánh răng 1 : df1 = 32,39 (mm).

=> ( df1 –ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm) dbr )/2 = (32,39 –ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm) 30)/2 = 1,195 < 2,5m = 2,5.1,5 = 3,75 (mm)

Thầy giáo hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính

=> Bánh răng 1 cần được chế tạo liền trục.

-Then đoạn trục lắp bánh đai :

-Theo bảng 9.1a trang 173-TTTKDĐCK-T1 ta có thông số then:

Đường

kính trục

Kích thướcthen

Chiều sâu rãnh then Bán kính góc lượn

Lớnnhất

-Kiểm nghiệm then

+Điều kiện bền dập:

σ d=2T/[d.lt.(h-t1)]≤¿]

Theo công thức 9.1 trang 173-TTTKDĐCK-T1

Trong đó : lt: là chiều dài then

Đoạn lắp bánh đai: ltđ=(0,8÷0,9).lm12=(0,8÷0,9) 35 =28÷31,5 (mm) Chọn ltbđ= 28 (mm)

σ dbđ=2.28136,83/[20.28.(6-3,5)]=40,20 (MPa)

Theo bảng 9.5 trang 178-TTTKDĐCK-T1 Vật liệu bằng thép, mối ghép

cố định đặc tính làm việc va đập nhẹ  Điều kiện bền dập cho phép ¿]

Vậy điều kiện bền cắt của then thỏa mãn

3.3.2 Kiểm nghiệm trục I theo độ bền mỏi

Khi tính toán ở trên ta mới xét trục ở độ bền tĩnh Để đảm bảo độbền trục trong quá trình làm việc , độ bền mỏi của trục cần phải thỏamãn điều kiện

Sj =

S σj S τj

√S σj2 +S τj2≥[S ] [S]:Hệ số an toàn cho phép, [S] =1,5÷2,5

S σj ,S τj :Hệ số an toàn xét riêng về ứng suất pháp, ứng suất tiếp

xét tại tiết diện j

mj = aj = maxj/2 = T/(2.W0j) + Với : Wj:Mômen cản uốn tại tiết diện j của trục

W0j:: Mômen cản xoắn tại tiết diện j của trục

,:Hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến

Trục tiện ra 2,5÷0,63 với [ b ]= 850 (MPa)

Kx =1,1

Thầy giáo hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính

Ky: hệ số tăng bền bề mặt trục , tra trong bảng 10.9 trang TTTKDĐCK-T1, phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề mặt, cơ tínhvật liệu.Do không tăng bền bề mặt trục nên

197-Ky=1

,:Hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diệntrục đến giới hạn mỏi, tra trong bảng 10.10 trang 198-TTTKDĐCK-T1

K, ,K: Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và khi xoắn, trị

số của chúng phụ thuộc vào loại yếu tố gây tập trung ứng suất Tại các

bề mặt trục lắp có độ dôi, có thể tra trực tiếp tỉ số K/ và K/ tratrong bảng 10.11 trang 198-TTTKDĐCK-T1

 Kiểm nghiệm độ bền mỏi tại vị trí lắp ổ lăn 0:

S τ 0= τ−1

K τd 0 τ a 0+ψ τ τ m 0 =

214,95 1,96.9,17+0,05.9,17 = 11,66

 Kiểm nghiệm độ bền mỏi tại vị trí bánh răng:

S τ br= τ−1

K τ dbr τ abr+ψ τ τ mbr =

214,95 2,42.5,31+0,05.5,31 = 16,39

 Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh

Thầy giáo hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính

Để đề phòng khả năng trục bị biến dạng dẻo quá lớn hoặc pháhỏng do quá tải đột ngột, ta cần kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh.Ta cócông thức 10.27,10.28,10.29,10.30 trang 200-TTTKDĐCK-T1

td = √σ2+3.τ2≤[σ ]

 = Mmax /(0,1.d3)

 = Tmax /(0,2.d3)[] = 0,8.ch = 0,8.580 = 464(MPa)

Vì hệ số an toàn tương đối lớn , do đó không cần kiểm nghiệm tính trục

về độ cứng uốn và độ cứng xoắn Đồng thời do số vòng quay n khônglớn lắm nên cũng không cần tính trục về độ dao động

Nói tóm lại, với kết cấu trục như trên thì hoàn toàn đảm bảo độ bềnmỏi, độ bền tĩnh, độ cứng uốn, độ cứng xoắn và độ bền dao động

Tra bảng B9.1 a173 với then bằng ta được:

→ chọn d2 = 35 (mm)

b) Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực:

• Xác định chiều rộng ổ lăn trên trục:

Tra bảng B10.2189[1] vơi d2 = 35mm ta được chiều rộng ổ lăn trên trục

b02 = 21 (mm)

•Xác định các khoảng cách:

Thầy giáo hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính

-Khoảng cách từ gối đỡ 0 đến trục đàn hồi 1 là:

l2c= 0,5.(lkn + b02) + k3 + hn

lkn- chiều dài mayơ của khớp nối

lkn= (1,4÷2,5).d2 = (1,4÷2,5).35 = 49÷87,5 mm→ chon lkn=70mm theo B10.3189[1] chọn: k3=hn=15

→l22= 0,5.(lbr2 + b02) + k1 + k2= 0.5.(49+21)+8+5= 48 (mm)

-Khoảng cách từ gối đỡ 0 đến gối đỡ 1là:

d) Tính đường kính các đoạn trục theo moment tương đương:

-Moment tương đương của các tiết diện:

Theo B9.1 a173[1] với then bằng:

-Tại thiết diện 2-2: d22= 40 mm:

+ [τ] = 15 (MPa) c]- ứng suất cắt cho phép

+ lt- chiều dài then

-Tại tiết diện 23:

Sσj- hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp

Sτ] = 15 (MPa) j- hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp

-σaj, τ] = 15 (MPa) aj, σmj, τ] = 15 (MPa) mj; biên độ và trị số trung bình

+ Tiết diện 23: lắp khớp nối

+Tiết diên 22: lắp bánh răng

-Ta có bảng tính Wj và W0j

+do không dùng biện pháp tăng bền bề mặt nên chọn Ky= 1

+ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm)σ, ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm)τ] = 15 (MPa) : hệ số kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến độ bền mỏi, có ở bảng B10.10198 [1]

• Xét tại tiết diện 23: d23= 38 mm

→ ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm)σ= 0,85, ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm)τ] = 15 (MPa) = 0,73

Thầy giáo hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính

K τ

ε τ =

1,54 0,73=2,12

S τ 23= τ−1

K τdj τ aj+Ψ τ τ mj=

151,7 2,08.14,53+0.15,47=4,79

→ S23= Sτ] = 15 (MPa) 23= 4,79> [S] → thỏa mãn

• Xét tại tiết diện 22: d23= 45 mm

→ dung nội suy ta tính được: ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm)σ= 0,83, ε) = 3,369.140.(1–0,015) = 464,58 (mm)τ] = 15 (MPa) = 0,77

Tra B10.11198 [1]: K σ

ε σ = 2,06; K τ

ε τ = 1,64-Dùng dao phay ngón, tra B10.12199 [1]ta được:

K σ= 1,76; Kτ] = 15 (MPa) = 1,54

K τ

ε τ =

1,54 0,73=2,00

S τ 22= τ−1

K τdj τ aj+Ψ τ τ mj=

151,7 2,06.10,22+0.10,22=7,21

F r 20

= 597,5

2413,5=¿ 0,248

→ Chọn ổ đũa côn cho cả 2 gối

Thầy giáo hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính

Tra B2.11261[1], với d20= d21=40 mm: ta có thông số của ổ đũa côn:

b)Kiểm nghiệm khả năng tải động và tải tĩnh

 Khả năng tải động

Cd= Q.m

√L

Trong đó:

+m=3: bậc của đường cong mỏi

+Q: tải trọng động quy ước

+L: tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

L= L h 60 n

10 6 = 8000.60.87,492

10 6 = 42 (triệu vòng quay)-Xác định tải trọng động quy ước:

Q= (X.V.Fr+Y.Fai).kt.kđ

V= 1: hệ số kể đấn vòng trong quay

kt=1: hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ

kđ : hệ số kể đến đặc tính của tải trọng, tra B11.3215[1]: kđ= 1,5

X,Y : hệ số tải trong hướng tâm và dọc trục

 Khả năng tải động được đảm bảo

Chương 4: Thiết kế kết cấu

4.1 Các kích thước cơ bản của vỏ hộp giảm tốc

Chỉ tiêu cơ bản của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ Chọn vật liệu đúc là gang xám GX15-32

Thầy giáo hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính

Tên gọi Tính toán

Chiều dày: Thân hộp δ

Nắp hộp δ1

δ= 0,03a+3= 0,03.140+3=7,2→ δ=7mm

δ1= 0,9.δ= 0,9.7= 6,3→ δ1= 6mmGân tăng cứng:

-Chiều dày e

-Chiều cao h

-Độ dốc

e=(0,8÷1)δ=(0,8÷1).7=5,6÷7→ e=6mmh=5δ=5.7= 35mm

-Đường kính ngoài và tâm lỗ

vít D3, D2

-Bề rộng mặt ghép bulông

cạnh ổ K2

Trục 1: D3=115mm, D2=90mmTrục 2: D3=125mm, D2=100mm

K2=E2+R2+(3÷5)=1,6d2+1,3d2+(3÷5)

=37,8÷39,8mm → K2= 38mm Mặt để hộp:

-Chiều dày khi không có

-Giữa bánh răng với thành

4.2 Kết cấu bánh răng

Hình dạng, kết cấu bánh răng được xác định chủ yếu theo yếu tố công nghệ gia công và phương pháp chế tạo phôi

+ Vật liệu chế tạo bánh răng: thép

+ Phương pháp chế tạo phôi: phương pháp dập

Chương 5:Bôi trơn, lắp ghép và điều chỉnh ăn khớp

5.1 Bôi trơn

5.1.1 Bôi trơn hộp giảm tốc

- Phương pháp bôi trơn: bôi trơn ngâm dầu

- Dầu bôi trơn: dầu công nghiệp 45

5.1.2 Bôi trơn ổ lăn

Do vận tốc vòng của bánh răng v= 1,049 m/s < 3 m/s

→ chọn mỡ để bôi trơn

5.2 Bảng kê kiểu lắp sai lệch giới hạn và dung sai lắp ghép

+23-18

+80

+18+2

+117+62

-100-290

+320+100

+80

+18+2

+117+62

0

+18+2

+23-18

+80

+18+2

+117+62

0

+18+2

+28-18

-100-290

+320+100

+80

+18+2

+117+62

Thầy giáo hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính

5.3 điều chỉnh ăn khớp

Sai số về chế tạo các chi tiết theo kích thước chiều dài và sai số lắp ghép làm cho vị trí bánh răng trên trục không chính xác Trong hộp giản tốc bánh răng trụ, để bù vào sai số đó thường lấy chiều rộng bánh răng nhỏ tăng lên 10% so với chiều rộng bánh răng lớn