đồ án thiết kế chi tiết máy

Chọn loại động cơ: - Do điều kiện làm việc thực tế, tính kinh tế.... Chọn công suất động cơ Động cơ làm việc ở chế độ tải trọng làm việc dài hạn với phụ tải không đổi: Nên ta phải chọn c

MỤC LỤC

Phần Trang số

I Chọn động cơ điện – phân phối tỉ số truyền 4

III Thiết kế các bộ truyền bên trong hộp giảm tốc 10

TÀI LIỆU THAM KHẢO

STT Tên sách Tác giả Xuất xứ ký hiệu

1 Thiết Kế Chi Tiết Máy Nguyễn Trọng Hiệp NXB Giáo Dục [1] Nguyễn Văn Lẫm

2 Dung Sai Và Lắp Ghép Ninh Đức Tốn NXB Giáo Dục [2]

3 Autocad 2004 Bùi Việt Thái NXB Giáo Dục [3]

Biết các số liệu sau:

quay trong một phút của trục trống tải: nm(v/ph)

Biến đề 10:

– Nm = 8 (kW)

– nm = 75(v/ph)

– Điều kiện làm việc: môi trường làm việc có bụi bặm, mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày 1 ca, mỗi ca

8 giờ, thời gian làm việc 10 năm Tải trọng làm việc dài hạn, ổn định, momen mở máy bằng 1,4(k=1,4) momen danh nghĩa

I – CHỌN LOẠI ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

1.1 Chọn loại động cơ:

- Do điều kiện làm việc thực tế, tính kinh tế Nên ta chọn loại động cơ điện xoay chiều không đồng

bộ 3 pha Theo yêu cầu của đề bài, môi trường làm việc có bụi bặm nên động cơ phải đươc bọc kínhoặc được che phủ

1.2 Chọn công suất động cơ

Động cơ làm việc ở chế độ tải trọng làm việc dài hạn với phụ tải không đổi: Nên ta phải chọn côngsuất động cơ thỏa mãn:

Ta cần phải chọn công suất động cơ lớn hơn công suất cần thiết (Nđc  Nct)

- Gọi : Nct là công suất cần thiết trên trục động cơ điện

Nm là công suất trên băng tải

Nđc là công suất của động cơ

+/ Công suất cần thiết :

c

m ct

N N

đai

c   

 Hiệu suất chung của trạm dẫn động:

4

2 3 2

 =

903 0

Với trường hợp điều kiện làm việc với phụ tải không đổi Không cần kiểm tra điều kiện quá tải.Kiểm tra điều kiện mở máy:

Nđc

c

mm đ

M

M Nct.k

 13.1,1  8,859.1,4

 14,3  12,40 (thỏa mãn)

 Điều kiện mở máy thỏa mãn động cơ đã chọn

1.3 Phân phối tỉ số truyền

Tỉ số truyền chung của bộ truyền ic =

m

đc

n n

Trong đó nđc : tốc độ quay của động cơ

nm : tốc độ quay của máy công tác

 ic = 72575 =9,67

Mặt khác, ictb =iđtb.ibrtb

iđtb : tỉ số truyền trung bình bộ truyền đai

ibrtb : tỉ số truyền trung bình bánh răng trụ răng thẳng

Ta chọn trước tỉ số truyền bộ truyền đai Tra bảng 2-2 [1] ta được : Với bộ truyền đai dẹt

N

n =353562,2(N.mm)

M2 = 9,55.106

II II

trong đó: N1 = N – công suất trên trục dẫn, kW;

n1 – số vòng quay trong 1 phút của trục dẫn

D1 = (162,21  191,71) (mm)

Tra bảng 5.1 trang 85 [1] ta chọn: D1 = 180 (mm)

Vận tốc vòng dây đai:

83 , 6 1000 60

725 180 14 , 3 1000 60

. 1 1

Tra bảng 5.1 trang 85 [1] lấy D2 = 630 (mm)

Số vòng quay thực trong 1 phút của bánh bị dẫn

    725 203

630

180 02 , 0 1 1

2.3.Định khoảng cách trục A và chiều dài đai L

Từ điều kiện hạn chế số vòng chạy u của đai trong 1 giây (để đai có thể làm việc được tươngđối lâu), tìm được chiều dài tối thiểu Lmin của đai

Theo 5-9 [1] ta có:

max min

u

v

L trong đó umax  3  5 Lấy umax = 3

3

83 , 6

L

4

2 2

2 1 2 1 2

2.4 Kiểm nghiệm góc ôm trên bánh nhỏ

Tính góc ôm  1 trên bánh nhỏ theo công thức 5-3 trang 83 [1] :

o o

A

D D

120 39 , 168 57



Điều kiện (5-13) được thỏa mãn  1  120

2.5 Xác định tiết diện đai

Để hạn chế ứng suất uốn và tăng ứng suất cú ớch cho phộp của đai, chiều dày đai  được chọn

]

.[

.

1000

0





b v t

p C C C C

v

N b





Tra bảng 5-4 trang 88 [1]  lấy b =150(mm)

2.6 Định chiều rộng B của bỏnh đai

Từ b = 150 mm  tra bảng 5.10 trang 91 [1] ta đợc B = 175 mm

2.7 Tớnh lực căng và lực tỏc dụng lờn trục

Lực căng So được tớnh theo cụng thức :

810 5 , 4 150 2 , 1

sin

2210(mm) 175(mm)

150(mm)

810(N)

1, Chọn vật liệu chế tạo bánh răng

– Bánh răng nhỏ ( giả thiết đường kính phôi dưới 100 mm): thép 50 thường hóa

a.Ứng suất tiếp xúc cho phép

Theo công thức 3-3 trang 42 [1] ta tính được số chu kỳ tương đương:

T n u

N tđ  60 trong đó:

o u –số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay được 1 vòng (lấy u=1);

o n - số vòng quay trong 1 phút của bánh răng;

o T – tổng số giờ làm việc;

Bộ truyền làm việc trong 10 năm, mỗi năm 300 ngày, mỗi ngày 1 ca, mỗi ca 8 giờ tải trọng ổn định

Số chu kỳ làm việc của bánh răng lớn:

 Ta lấy giá trị nhỏ: [  ]tx2 để tính toán sức bền

b.Ứng suất uốn cho phép

k K

n

k K

].

6 , 1 4 , 1 [

1

'' 1

k là hệ số chu kỳ ứng suất uốn

+/ n là hệ số an toàn, lấy n = 1,5 ( Răng thường hóa)

Ứng suất uốn cho phép:

 Đối với bánh răng nhỏ:

155 8

, 1 5 , 1

1 279 5 , 1

5 , 1 ] [

' 1

k N

Đối với bánh răng lớn:

5 , 137 8

, 1 5 , 1

1 5 , 247 5 , 1

5 , 1 ] [

' 1

2 2

1

A tx

1000

.

60

5 , 0 1

 ; với cấp chính xác 8; vận tốc vòng v = 1,62 (m/s), độ cứng mặt răng HB < 350 => Kđ = 1,45(Tra bảng 3-13,tr.48,[1])

45 , 1



8, Xác định modul, số răng và góc nghiêng của răng

- Cụng thức xỏc định mụđun của bỏnh răng: ( CT 3-22,tr.49,[1])

2

12 , 199 2 ) 1 (

Bề rộng bỏnh răng nhỏ được lấy lớn hơn so với bỏnh răng lớn khoảng (5ữ 10)mm để đỡ tốn cụng giacụng, đỡ tốn vật liệu hơn nữa lại tiện cho việc thỏo lắp và tận dụng hết khả năng làm việc của bỏnh răng

=> b1 = b2 + 8 = 68 (mm)

9, Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

.

.

10

6

b n Z m

y

N K

u

 (N/mm2)   1 (N/mm2) (CT 3-29,tr.51.[1])

- Kiểm tra sức bền uốn tại chân bánh răng lớn

206 , 138

2

1 1

Vậy hai bánh răng đủ sức bền uốn

10, Kiểm nghiệm sức bền bỏnh răng khi chịu quỏ tải đột ngột:

– Ứng suất uốn cho phộp khi chịu quỏ tải:

 Đối với bỏnh răng thộp cú độ rắn bề mặt HB  350, ta cú:

– Kiểm nghiệm sức bền tiếp xỳc khi chịu quỏ tải: ta tớnh cho bỏnh răng lớn cú []txqt nhỏ hơn:

 Ứng suất tiếp xỳc của bỏnh răng lớn:

 

2

6

1

.

10 05 , 1

n b

N K i

i A

 uqt1 < []uqt1 ; uqt2 < []uqt2

11, Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền



d d

mm)+ Đờng kính vòng tròn đỉnh răng :

12, Lực tác dụng lên trục

- Lực vòng :

6 , 7522

10 55 , 9 2 2

1 1

6 1







n d

N d

7522

Trong đó :

D - đường kớnh trục (mm)

N - Công suất truyền (kW)

n - Số vòng quay trong 1 phỳt của trục (vg/ph)

C - Hệ số tính toán phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép, khi tính đờng kính đầu trục vào hộp giảm tốc

và trục truyền chung có thể lấy C = 130  110 Ta lấy C = 120

Đối với trục I : d1 ≥ 39,99 (mm) Chọn d1 = 40 (mm)

Đối với trục II : d2 ≥ 56,910 (mm) Chọn d2 = 57 (mm)

Lấy dtb = dII = 50 (mm) để chọn ổ bi đỡ cỡ trung bỡnh Tra bảng 14P 1 ta được bề rộng ổ B = 27 (mm)

4.1.3 Tính gần đúng trục :

Chọn các kích thớc theo bảng 7-1,tr118[1]

+ Khe hở giữa các bánh răng : c = 10 (mm)

+ Khe hở giữa bánh răng và thành trong của hộp :  = 10 (mm)

+ Khe hở từ thành trong của hộp đến mặt bên của ồ lăn l2 = 10 (mm)

+ Chiều rộng ổ Bo = 27 (mm)

+ ChiÒu cao cña n¾p vµ ®Çu bul«ng l3 = 16 (mm)

1 2

b P b a l

5 , 67 6 , 7522 )

(

.

b a

a P

Víi vËt liÖu thÐp 45 tra b¶ng 7_ 2[1] ta cã : [] = 50 N/mm2

+ § êng kÝnh trôc t¹i tiÕt diÖn 1-1 : có M x = 353562,2 (N.mm)

Biểu đồ mômen trục I

75 , 0

2 , 402876

3 3

Xác định cụ thể cấu tạo của trục :

- Bán kính góc lợn phần trục mang chi tiết : Tra bảng 7_15 [1]

+ Trục I : d = 45 (mm)  Then kiểu 1 : bh 14  9 ,t=4,5 t1 3 , 6 ;k  4,2

+ Trục II : d = 60 (mm)  Then kiểu 1: b x h = 18 x11; t=5,5; t1 3 , 6 ;k  6 , 8

* Trục I

Kiểm nghiệm tiết diện 2-2 ta dùng công thức : 7-5,tr.120,[1]

 n

n n

n n





2 2

0 max

min max

2 2

0

;

W M W M

x m

a

m

u a

2

) ( 32

2 3





30 2

) 5 , 4 30 (

5 , 4 10 32

2

) (

2 , 353562

2

2

mm N W

TËp trung øng suÊt do l¾p c¨ng vµ ¸p suÊt bÒ mÆt b»ng 30 (N/mm2) theo b¶ng 7-10[1] víi d = 35 (mm)

,

2

93 , 0

,

2

63 , 1 45

Theo b¶ng 7-8[1] víi b = 600 N/mm2 , r·nh then kiÓu 1 ta cã :

,

5

98 , 4

Để truyền mômen và chuyển động từ trục chính đến bánh răng hoặc ngược lại ta dùng then

Công thức kiểm nghiệm sức bền dập và sức bền cắt:

h

l

k t

d

1

t

b

t x

t

2M

[ ]d.k.l

2M

[ ]d.b.l

trong đó, d là đường kính phần trục lắp then (mm)

lt là chiều dài tính toán của then (mm)

Mx là mô men xoắn trên trục (N.mm)

Tra bảng (7-20,tr.142,[1]), với vật liệu làm mayơ là thép, tải trọng tĩnh, dạng lắp cố định, ta trađược ứng suất dập cho phép []d = 150 N/mm2

Theo bảng (7-21,tr.142,[1]), với ứng suất mối ghép cố định, tải trọng tĩnh, vật liệu làm then là thép45,CT6 ta chọn ứng suất cắt cho phép []c = 120 N/mm2

– Trục I:

 Theo phần tính toán thiết kế then, đường kính trục ở tiết diện 2-2 là d2 = 45 (mm), theo TCVN

149 – 64 và TCVN 150 – 64, chọn then bằng đầu tròn có kích thước:

b = 14 mm ; h = 9 mm

t = 5 mm ; t1 = 4,1 mm

k = 5,0 mm ; l = (0,8 ÷ 0,9).lm Mà lm  B

Chọn lm = B l = 0,8.68 = 54,4 (mm) (với lm là chiều dài mayơ.)

 Chiều dài tính toán của then: lt = l – b =54,4 - 10 =40,4 (mm)

 Kiểm tra mối ghép theo sức bền dập và cắt:

c c

d d

mm N

mm N

] [ ) / ( 778 , 2 4 , 40

.

2

] [ ) / ( 780 , 7 4 , 40

.

2

2 2

d d

mm N

mm N

] [ ) / ( 88 , 62 30 18

60

7 , 108666

.

2

] [ ) / ( 70 , 138 30

8 , 6 60

7 , 108666

.

2

2 2

n là số vòng quay của ổ, n = 225 (v/ph)

h là thời gian phục vụ, h = 24000 ( h)

Q là tải trọng tương đương, Q(k Rv m.A).k kn t

do bộ truyền chỉ sử dụng các bánh răng răng thẳng nên các ổ không chịu lực dọc trục

Q R.k k k

với kt là hệ số tải trọng, tra bảng 8-3,tr.162, 1 với tải trọng tĩnh không va đập hệ số kt = 1

kv là hệ số động học xét đến ảnh hưởng vòng nào là vòng quay trong trường hợp này, vòngtrong là vòng quay nên kv = 1

kn là hệ số nhiết độ làm việc, tra bảng 8-4,tr.162 1 với t < 100oC  kn = 1

R là tải trọng hướng tâm (daN)

 Xét tổng phản lực tại 2 gối đỡ B và D:

) ( 895 , 387 098

, 948 95

, 3878

) ( 67 , 457 3

, 3761 5

, 2607

2 2

2 2

N X

Y R

daN X

Y R

D D D

B B B

2400 225 (

67 , 457 )

, 3761 1369

) ( 269 , 400 3

, 3761 1369

2 2

2 2

2 2

2 2

N X

Y R

daN Y

X R

F F F

E E E

Chọn ổ lắp tại F theo E => Q = RE = 400,269 (daN)

 Hệ số khả năng làm việc của ổ:

49 , 15098 )

2400 75 (

269 , 400 )

Vòng ngoài của ổ đợc cố định giữa mặt tỳ của nắp ổ và mặt tỳ của vòng chắn dầu

- Lắp ổ lăn vào trục theo hệ lỗ, lắp vào vỏ theo hệ trục

- Cố định trục theo phơng dọc trục

Để cố định trục theo phơng dọc trục có thể dùng nắp ổ và điều chỉnh khe hở của ổ bằng các tấm đệm kim loại giữa nắp ổ và thân hộp giảm tốc Nắp ổ lắp với hộp giảm tốc bằng vít

- Bôi trơn ổ lăn

Vì vận tốc bộ truyền bánh răng thấp (v < 5m/s) nên không thể dùng phơng pháp bắn toé để hắt dầu trong hộp vào bôi trơn bộ phận ổ.

Ta phải dùng mỡ để bôi trơn ổ Với nhiệt độ làm việc từ 60  100oC và vận tốc dới 1500 vg/ph ta dùng mỡ loại T (bảng 8-28,tr198,[1])

Lợng mỡ chứa 2/3 chỗ rỗng của bộ phặn ổ Để mỡ không chảy ra ngoài và ngăn cho dầu không rơi vào

+ Đờng kính bulông vũng chọn theo trọng lợng hộp giảm tốc

Với khoảng cách trục A = 224 (mm).Tra bảng 10-11b,tr.276,[1] mHGT = 140 (kg)

Tra bảng 10-11a,tr.275,[1] ta chọn bulông vòng M10

Trong đó : L_Chiều dài hộp Chọn sơ bộ L = 800mm

2, Các chi tiết phụ :

- Bulụng vũng : Để nõng và vận chuyển hộp giảm tốc, trờn nắp hộp cú thiết kế vũng múc cú kớchthước tra theo bảng 18.3a[3] và 18.3b[3] (dựa theo trọng lượng sơ bộ của hộp giảm tốc) Ta chọn loạiM10 kiểu a

- Vòng chắn dầu không cho dầu và mỡ tiếp xúc nhau :

Vòng chắn dầu : Có từ 2 - 3 rãnh, tiết diện hình tam giác đều, cách mép trong của thành hộp từ 1…2mm, khe hở khoảng 0,4mm.

- N¾p quan s¸t : Tra vµ chän trong b¶ng 10-12[1]

Để kiểm tra, quan sát các chi tiết trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có làmcửa thăm Cửa thăm được đậy bằng nắp Trên nắp có lắp thêm nút thông hơi Kích thước cửa thămđược chọn theo bảng 18.5[4]

A= 100mm B= 75mm A1= 150mmB1 = 100mm C= 125mm K= 87mm

R = 12mm Vít M8x22 Số lượng 4 cái

- Nót th«ng h¬i :

Khi làm việc nhiệt độ bên trong hộp tăng lên Để giảm áp suất và điều hoà không khí bên trong

và bên ngoài hộp ta dùng nút thông hơi Nút thông hơi được lắp trên cửa thăm và có các thông số cụ thể sau: Chän theo b¶ng 10_16[1]

Nút tháo dầu được chọn theo bảng 10-14 [1] có: chọn loại ren M16x1,5 với b = 12 (mm), m = 8(mm)

a = f = 3 (mm), L = 23 (mm), e = 2 (mm), q = 15 (mm), D1 = 18 (mm), D = 28 (mm), S = 20 (mm), l

= 19,6 (mm)

Kết cấu của nút tháo dầu.

Khi lắp hộp thì giữa nắp và thân hộp giảm tốc cần có chốt định vị

Chốt đinh vị là một chi tiết dùng để đảm bảo vị trí tương đối của nắp và thân trước và sau khi gia côngcững như lắp ghép, ở đây ta dùng 2 chốt đinh vị hình côn, có đường kính d = 6mm, c = 1,0mm;

l = 45mm; được lắp vào lỗ theo kiểu lắp căng

- Que th¨m dÇu :

Khi làm việc, bánh răng và trục vít được ngâm trong dầu theo điều kiện bôi trơn Để kiểm trachiều cao mức dầu trong hộp, ta dùng que thăm dầu Kích thước và kết cấu que thăm dầu tra theo hình18.11d

 Vật liệu chế tạo bỏnh răng bằng thộp Vỡ kớch thước bỏnh răng khụng lớn, sản xuất trungbỡnh nờn phương phỏp chế tạo phụi bỏnh răng được chọn là dập.

 Lựa chọn kớch thước cỏc phần tử :

 Vành răng : kết cấu  = (2,5 4).m =(6,25 10)mm

 Mayơ: Chiều dài mayơ được chọn theo đường kớnh bề mặt lắp ghộp L =(0,8…1,8).d

4,Bụi trơn và điều chỉnh ăn khớp :

– Vì vận tốc bộ truyền nhỏ nên ta chọn phơng pháp ngâm dầu các bánh răng trong hộp giảm tốc.Mức dầu thấp nhất phải ngập chiều cao răng của bỏnh lớn cấp nhanh Yờu cầu chiều sõu ngõm dưới1/3 bỏn kớnh bỏnh răng lớn

Tra bảng (10-17[1]), ta chọn độ nhớt của dầu bụi trơn bỏnh răng ở 500C là 160 centistục

– Theo bảng (10-18[1]), chọn loại dầu bụi trơn là AK – 15

VII Dung sai, lắp ghép

Dựa vào kết cấu làm việc, chế độ tải trọng của các chi tiết trong hộp giảm tốc mà ta chọn các kiểu lắpghép sau :