ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

LỜI MỞ ĐẦU:Nhằm giúp sinh viên hiểu thêm về máy và bắt đầu làm quen với việc thiết kế các bộ phận của máy, song song với việc học lý thuyết về “ Nguyên lý– Chi tiết máy ” chúng em còn đư

MỤC LỤC:

Trang:

Nhận xét của giáo viên

Phần 1: Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền:

1 Chọn động cơ 5

2 Phân phối tỉ số truyền……… 6

3 Bảng thông số 7

Phần 2: Thiết kế các bộ truyền: I Bộ truyền đai thang: 1 Chọn loại đai 8

2 Khoảng cách trục ……… 8

3 Chiều dài đai ………… 9

4 Xác định lại khoảng cách trục ……… 9

5 Góc ôm α1 ……… 9

6 Xác định số đai cần thiết ……… 9

7 Định kích thước chủ yếu của bánh đai ……… 10

8 Lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục R ……… 10

II Bộ truyền trong hộp: 1 Chọn vật liệu 10

2 Phân tỉ số truyền uh ………… 11

3 Định ứng suất cho phép ……… 11

4 Tính toán cấp nhanh 13

5 Tính toán cấp chậm 19

III Bảng thông số cho bộ truyền răng trong hộp 24

Phần 3: Thiết kế trục : I Chọn vật liệu ……… 25

II Thiết kế trục ……… 25

III Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục ……….… 27

IV Kiểm nghiệm về độ bền mỏi 30

V Kiểm nghiệm về độ bền của then 33

Phần 4: Ổ lăn: I Trục I 29

II Trục II 30

III.Trục III 31

Phần 5: Thiết kế phần vỏ hộp 34

Phần 6: Ốc chi tiết phụ 36

Phần 7: Dung sai lắp ghép 38

LỜI MỞ ĐẦU:

Nhằm giúp sinh viên hiểu thêm về máy và bắt đầu làm quen với việc thiết kế các bộ phận của máy, song song với việc học lý thuyết về “ Nguyên lý– Chi tiết máy ” chúng em còn được thực hành làm theo môn học “Chi tiết máy” Việc làm đồ án này cũng giống như bài tập áp dụng thực tế, nó giúp

em hiểu thêm về thiết kế, từ việc chọn vật liệu chế tạo đến nguyên tắc làm việc của bộ phận máy Cùng với sự hướng dẫn của thầy và sự đóng góp ý kiến của các bạn đã giúp em hoàn thành đồ án Vì đây là lần đầu tiên bắt tay vào công việc mới mẻ: vận dụng lý thuyết để giải quyết những vấn đề liên quan đến thực tế sản xuất, và vì kiến thức cùng thời gian có hạn nên tất nhiên sẽ có nhiều thiếu sót trong tính toán, thiết kế đồ án Rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy và các bạn để có kinh nghiệm sau này.

Sau cùng em xin chân thành cảm ơn thầy và các bạn đã nhiệt tình giúp

đỡ em hoàn thành đồ án trong thời gian vừa qua.

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN



Phần I CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN.

Trong đó: ɳbr : hiệu suất bộ truyền bánh răng, =0.98

ɳol: hiệu suất một cặp ổ lăn, = 0.98

ɳ đ: hiệu suất đai, = 0.96

ɳ nt : hiệu suất nối trục, =1Vậy ta có n= 0,982 0,984.0,96.1 =0,85

Thay vào công thức(ct) = 3,18(kW)

Tính công suất tương đương :

Với uc,un: tỉ số truyền nhanh và chậm của hộp giảm tốc

uđ: tỉ số truyền đai với các giá trị 2; 2,2;2,5 ta chọn uđ = 4

Vậy uch= Uchung /1.3uđ=2,45

Để tạo ra điều kiện bôi trơn cho các cho các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc bằng cách ngâm dầu ta chọn: u n =1,3u c

Vậy ta tính được un= 3,2 ; uc= 2,45

Từ đó ta suy ra được thông số của các trục về công suất, tốc độ quay và momen xoắn

2 Moment xoắn các trục (N.m)

Ta tính theo công thức :

69,55.10 i

i

i

P T

I. Bộ truyền đai thang

60000

1420 200

π =14,866̿ ( m/s)

Đối chiếu với điều kiện :14,86 < 25 nên vd < vmax

• Ta chọn đai thang thường

Theo công thức (4.2) ta có : d2= ud d1.(1- ε)= 4.200.(1-0,02)=784 mmTrong đó: ud là tỉ số truyền đai

ε= 0,01÷ 0,02 hệ số trượt

d2 đường kính bánh đai lớnTheo bảng 4.21 chọn đường kính tiêu chuẩn d2= 800 (mm), ta kiểm tra:Trục

Thông số

% 2 ( 025 , 0 4

4 1

d d d a

l

5 , 3282 800

4 / ) 200 800 ( ) 800 200 (

14 , 3 5 0 800 2

4 / ) 1 2 ( ) 2 1 (

5 0 2

2

2

=

− + + +

=

− + + +

Theo bảng 4.13 chọn chiều dài đai tiêu chuẩn là l = 3150 (mm)Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ:

7 , 4 15 , 3

86 ,

1580 2

/ ) 800 200 (

14 , 3 3150 2

/ ) 2 1 (

−

= +

−

=

d d

d d

133 /

) 1 2 ( 57 180

1 = − d −d a= >a = α

So với điều kiện α1 ≥ 120o, ta chấp nhận

• Cu: hệ số kể đến ảnh hưởng tỉ số truyền ud =4 , tra bảng 4.17 chọn Cu= 1,14

• Cz=1: hệ số kể đến ảnh hưởng sự phân bố không đều tải trọng cho các đai

Theo bảng 4.19

[P0] = 3,38(kw)

Thay vào công thức tính Z ta được

65 , 1 1 14 , 1 07 , 1 88 , 0 38 , 3

6 , 1 74 ,

t z

B= ( − 1 ) + 2 = ( 2 − 1 ) 19 + 2 12 5 = 44

Đường kính ngoài của bánh đai dẫn:

4 , 208 2 , 4 2 200 2

6 1 74 , 3 780

2 218 2 ) 2 / 1 sin(

.

σch= 450(N/mm2)HB= 190-240

b Bánh răng cấp chậm

Bánh răng nhỏ chọn thép 45 tôi cải thiện

σb=850(N/mm2)

σch= 580(N/mm2)HB= 241-285Bánh răng lớn chọn thép 45 tôi cải thiện

σb=850(N/mm2)

σch= 580(N/mm2)HB= 241-285

Chọn độ rắn bánh răng nhỏ HB3=260Chọn độ rắn bánh răng lớn HB4=245

NHE2: số chu kỳ chịu tải của bánh răng 2

NHO2: số chu kỳ cơ sở khi tính về độ bền tiếp xúc

KHL: hệ số tuổi thọ

Vậy theo 6.1a sơ bộ xác định được:

[ ] [ ] [ ]

0 lim 1 2

/ 560.1/1,1 509,1 540.1/1,1 490,91

H H

MPa MPa

σ σ

NFE1: số chu kỳ chịu tải của bánh răng 1

NFE2: số chu kỳ chịu tải của bánh răng 2

NHO2: số chu kỳ cơ sở khi tính về độ bền tiếp xúc

KHL: hệ số tuổi thọTheo công thức 6.20 ta được

[ ]1

441 252

1, 75

423 241,71 1,75

2,8 2,8.580 16242,8 2,8.450 12600,8 0.8.580 4640,8 0.8.450 360

Ka : hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại răng

T : moment xoắn trên trục bánh chủ động

[ ]σH : ứng suất tiếp xúc cho phép của cấp nhanh

u : tỉ số truyền

KHβ : hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều răng vành răng khi tính về tiếp xúc

Ψba : hệ số quan hệ giữa chiều rộng vành răng bw và khoảng cách trục aw

w wa

3 , 0 5 , 0 ) 1 (

5 , 0

3 , 0

= +

= +

=

=

u

ba bd

ba

ψ ψ

05 , 1 98728 )

1 2 , 3 (

5 ,

02 , 0 01 , 0 ( ).

02 , 0 01 , 0

m

Theo bảng 6.8 chọn mođun tiêu chuẩn là m1=2 (mm)

Do bánh răng trụ ở cấp nhanh nên β=0o

Số bánh răng nhỏ được xác định theo công thức 6.19

40 ) 1 2 , 3 (

2

168 2 ) 1 (

=

u m

2 =u Z =

Z

Lấy Z2=128 răngTheo công thức 6.21 ta xác định lại aw1

a w1=m.(Z1+Z2) / 2 = 2 ( 40 + 128 ) / 2 = 168mm

Do đó không cần dịch chỉnh để tăng khoảng cách trục

Theo công thức 6.27 về góc ăn khớp

Nên => cos αtw ≈0,94 => αtw = 20o

c Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Theo 6.33 ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn điều kiện sau:

2

1 1 1

2 .( 1)

o b

775 , 1 4 3

1 ( 2 , 3 88 ,

a d

m

w

) 1 40

128 (

168 2 ) 1 (

=

v1: vận tốc bánh răng

5 , 1 60000

355 80 14 , 3 60000

. 1 1

Do đó theo bảng 6.16,g0=73Theo 6.42

8 , 4 2 , 3

168 5 , 1 73 006 , 0

80 1 , 3 60

) 1 1 , 3 (

1 , 1 98728 2 86 , 0 73 , 1

Khi đó cần gia công đạt độ nhám RZ = 10 …40µm

d Kiểm nghiệm răng về độ uốn

Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt giá trị cho phép của công thức 6.43 và 6.44

F

2 F 1 F 2

F

Y

Y

σ

≤

σ

= σ

Trong đó

Yβ=0,909: hệ số xét đến độ nghiêng bánh răng

Yε= 1 = 0 , 6 α

168 5 , 1 73 006 , 0

Với: KF α=1,37

KF β= 1,32

05 , 1

2

1

1

1 = +

=

α

β F F

w w F Fv

K K T

d b v K

Thay vào công thức 6.43 và 6.44 ta được:

σF1= 107Mpa

σF2= 95 MpaTheo công thức 6.1b ta có:

e.Kiểm nghiệm quá tải:

Khi làm việc răng có thể bị quá tải nên dựa vào ứng suất tiếp xúc và ứngsuất uốn lớn nhất

Theo 6.48 với Kqt=Tmax/T=1,8

[ ] MPa MPa

H Hmã = σ = 357 1 , 8 = 478 ≤ σ = 1420

σ

Theo 6.49

[ ]2 2

max

2

1 1

max

1

171 8 , 1 95

193 8 , 1 107

F qt

F F

F qt

F F

MPa K

MPa K

σ σ

σ

σ σ

Ka : hệ số phụ thuộc vào vật liệu cặp bánh răng và loại răng

T : moment xoắn trên trục bánh chủ động

[ ]σH : ứng suất tiếp xúc cho phép của cấp chậm

6 , 0 5 , 0 ) 1 (

5 , 0

6 , 0

= +

= +

=

=

u

ba bd

ba

ψ ψ

ψ

Theo bảng 6.7: ứng với ψbs2 = 0 , 52và sơ đồ 5 chọn KHβ =1,03

Thay vào công thức ta có

4 , 142 6 , 0 45 , 2 490

03 , 1 302846 )

1 45 , 2 (

02 , 0 01 , 0

m

Theo bảng 6.8 chọn mođun tiêu chuẩn là m1=2 (mm)

Chọn sơ bộ: β =30oSố bánh răng được xác định theo công thức 6.31

6 , 35 ) 1 45 , 2 ( 2

3 142 2 ) 1 (

cos

2 2

+

= +

=

m u

Xác định chính xác góc nghiêng β

"

13 ' 19 32

85 , 0

2

) (

cos

0 2

2 1

β

W

a

Z Z m

c) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Theo 6.35 ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng của bộ truyền phải thỏa mãn điều kiện sau:

1

2

1 1

2 .( 1)

56 cos 2

2 sin

cos

0

8 , 22 ) 2

3 / 20 ( )

cos /

1 (

2 , 3 88 ,

a

1 43 , 2

142 2 1

vận tốc bánh răng

s m n

d

60000

. 2

2

83 142 6 , 0 51 0 1

2

.

=

α

β H H

w w H Hv

K K T

d b v K

d) Kiểm nghiệm răng về độ uốn

Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt giá trị cho phép của công thức 6.43 và 6.44

F

2 F 1 F 2

F

Y

Y

σ

≤

σ

= σTrong đó

77 , 0 140

32 , 32

/ 35 cos

KFv=1,009Thay vào công thức 6.43 và 6.44 ta được:

σF1= 129 Mpa

σF2= 127 Mpa

σF1<[ p]1, σF2<[ p]2 (thỏa)

e Kiểm tra quá tải

Khi làm việc răng có thể bị quá tải nên dựa vào ứng suất tiếp xúc và ứngsuất uốn lớn nhất

Tương tự kiểm tra giống cấp nhanh

83(mm)201(mm)Đường kinh đáy răng(df)

75(mm)251(mm)

Phần 3 THIẾT KẾ TRỤC

Ở đây lắp bánh đai lên đầu của trục nên không cần quan tâm đến đường kính trục động cơ điện

2) Xác định khoảng cách gối đỡ và điểm đặt lực

Chiều dài mayo các bánh răng theo công thức 10.10

lm13 = (1,2 1,5)d1 = (1,2 1,5).30 => lm13 = 39mm

lm22 = (1,2 1,5)d2 = (1,2 1,5).35 => lm22 =lm23 =lm24=52 mm

lm31 = (1,2 1,5)d3 = (1,2 1,5).50=> lm32 = lm33=lm34=65mm

c Khoảng cách giữa các điểm đặt lựcKhoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến thành trong hộp hoặc khoảng cách giữa chi tiết quay

K1 = 10mmKhoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp

K2 =15 mmKhoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ

K3 = 18mmTùy theo loại hộp giảm tốc mà ta tính Theo bảng 10.4 và hình 10.8 cho hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp ta được:

• Trục II:

l22 = 0,5 (lm22 + b02) + k1 + k2 =0,5 (23+52)+ 10 +15 = 63 (mm)

Fx13=Ft13=2.T1/dw1=2.98728 / 80= 2468 (N)

Fy13= - Fx13.tg αtw/ cos β=-2468.tg 200/cos 0=-898 (N)

∑Fy= - Fly10 -Fy13+ Fly11 + Fy12 =0

∑M( O)= Fy13 .l13 +Fy12 .lc12 –Fly11 l11 =0

Trục II

Xét trong Oyz ta có:

∑Fy = -Fly20-Fy22 +Fy23 –Fy24+Fly21 =0

∑M(O) =Fy22 l22-Fy23 .l23+Fy24 .l24-Fly21 .l21=0

Xét trong Oxz ta có:

∑Fy =-Fly30 + Fy32 +Fy33 +Fly31 =0

∑M(O)=-Fy32.l32 –Fy33.l33 –Fly31.l31 =0

Biểu đồ trục 1

Biểu đồ trục II

Biểu đồ trục III

Xác định momen uốn tổng Mkj và momen tương đương Mtđkj và đường kính trục dkj của

trục 1, II, III như sau :

Theo 10.15,momen uốn tổng

III Kiểm nghiệm về độ bền mỏi

Trục làm bằng thép 45 có giới hạn bền kéo σb =600 MPa Nên ta có giớihạn với chu kì đối xứng σ1= 0,436.σb = 0,436.600 =261,6 và giới hạn xoắn τ-

1 = 0,58σ-1 = 0,58.261,6 = 151,73

Theo bảng 10.17 ψτ =0, ψσ = 0,05

Các trục cảu hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, do đó σoj = Mj/Wj, σmj = 0 Vì trục quay 1 chiều nên ứng suát xoắn thay dổi theo chu kì mạnh động, do đó τmj =τoj = τj/(2Woj)

Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm của trục

Các tiết diện sau đây là tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra về độ bềnmỏi: trên trục I đó là tiết diện ổ lăn (1 1) và tiết diện bánh răng (1 2): trên trục II đó là tiết diện lắp bánh răng (2 1,2 2,23); trên trục III đó là tiết diện bánh răng (3 1,32)

Chọn lắp ghép các ổ lăn lắp trên trục theo k6, lắp trên bánh răng, bánh đai, nối trục theo k6 kết hợp nối then

Kích thước then (bảng 9.1) trị số momen cản uốn và momem cản xoắn (bảng 10.6) ứng với các tiết diện trục như sau

Tiết diện Đường

Không dung phương pháp tăng bề mặt, hệ số tăng Ky = 1

Bảng 10.12 dùng dao phay ngón, hệ số tập trung ứng suất tại rãnh then ứng với vật liệu σb = 600 MPa là Kσ = 1,76 và Kτ =1,54

Bảng 10.10 tra hệ số kích thước εσ và ετ tại rãnh then trên các tiết diệnBảng 10.11 ứng với kiểu lắp đã chọn, σb =600 MPa và đường kính tiết diện nguy hiểm, ta xác định được Kσ/εσ và Kτ/ετ

Theo bảng 10.20 và 10.21 và 10.19 ta tính được các hệ số an toàn s, sσ

và sτ

Tiết

diện

dmm

IV Kiểm nghiệm về độ bền của then.

Với các tiết diện dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép về dộ bền dập theo 9.1 và độ bền cắt theo 9.2 với lt =1,35d

Phần 4

Khả năng tải động của ổ đảm bảo

Kiểm tra tải trọng tĩnh

Theo 11.9 Fa = 0, Q=Xo.Fr = 0,6.1335,05 =801,3

Và Qo = Fro = 1335,05

Qo < Fro => Qo = 1335,05Vậy Qo <Co <=> 1,33(KN) < 7,09(KN) => khả năng tĩnh được đảm bảo

• Q = 5610,2.1,1 = 6171,2(N)

Với kđ =1,1

Theo bảng 6.4

Theo công thức L=60.n.Lh /106 = 60 151.7200/106 = 65,232( tr vòng)Theo công thức 11.1

3

6171 65, 232 24,84( ) 26, 2( )

Khả năng tải động của ổ được đảm bảo

Kiểm tra tải trọng tĩnh của ổ

Theo bảng 11.6 ta có: Xo = 0,5 và Yo =0,47

Qt= XoFr+YoFa =3366,12(N)

Qt =Fr = 5610,2(N)Chọn Qt = 5610,2(N)

d(mm)

D(mm)

B(mm)

_ Vật liệu là gang xám GX15-32

_Chọn bề mặt lắp ghép giữa nắp hộp và thân hộp đi qua các trục để lắp các chi tiết thuận tiện và dễ dàng hơn

_ Bề mặt lắp nắp và thân được cạo sạch hoặc mài, để lắp sít, khi lắp có một lớp sơn lỏng hoặc sơn đặt biệt

_ Mặt đáy lỗ dốc về phía lỗ tháo dầu với độ dốc từ 10 30, và ngay tại chỗ tháo dầu lõm xuống

_ Kết cấu hộp giảm tốc đúc

 Kích thước vỏ hộp :

• Chiều dày hộp :

chiều dày thành thân hộp δ = 0,03a+ 3mm= 0,03.190 3 8, 7 + = mm

⇒ chọn δ = 9 mm

Chiều dày nắp hộp :δ 1 = 0,9 δ =0,9.9 8,1mm=

⇒ chọn δ1 = 8 mm

• 6.1.1.2 Mặt bích ghép nắp và thân :

Chiều dày mặt bích dưới của thân: S3 =1 d, 5 3 =14 ÷ 18 mm

⇒chọn S3 = 15 mm

Chiều dày mặt bích trên của thân: S4 = (0,9÷ 1 ) S3 = 14,4 ÷16

⇒chọn S4 = 14 mm

Bề rộng bích nắp và thân K3 = K2 + (3÷ 5) = 34 mm

• Mặt đế hộp và gân tăng cứng :

Chiều dày đế hộp không có phần lồi S1 = ( 1,3 ÷ 1.5 ) d2 = 33 mm chiều dày gân thân hộp e = (0,851)  = 6,4 ÷ 8 mm

⇒ chọn e = 8 mm

chiều dày gân nắp hộp m1 = (0,851) 1 = 8 mm

• Đường kính :

Bulông nền d1 =16mm

Bulông cạnh ổ d2 =12mm

Bulông ghép bích và thân d3 =10mm

Bulong ghép nắp ổ d4 =8 mm

Bulong ghép nắp cửa thăm d5 =8mm

• Khe hở giữa các chi tiết :

Giữa bánh răng với thành trong hộp ∆ = 9 mm

Giữa đỉnh bánh răng lớn với dáy hộp ∆1 = 30 mm

Giữa mặt bên các bánh răng với nhau ∆2 = 10 mm

• Số lượng bulong nền Z= 6

Phần 6 : ỐC CHI TIẾT PHỤ

• Chốt định vị :

_ Có tác dụng định vị chính xác vị trí của nắp và bulông, hộp giảm tốc.Nhờ chốt định vị mà khi xiết bulông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ, do đó loại trừ được nguyên nhân làm hỏng ổ.

Theo bảng (18.4b)-[2], ta có các thông số sau:

dc =6( mm)

l =50 (mm)

c =1 (mm)

• Nắp cửa thăm :

Để kiểm tra quan sát chi tiết trong hộp giảm tốc khi lắp ghép và đổ dầu vào hộp được bố trí trên đỉnh hộp

Theo bảng 18.5 [2] ta chọn các kích thước sau :

R(mm)

Vít Số

lượngvít

• Nút thông hơi :

Khi máy làm việc nhệt độ trong hộp tăng lên ,áp suất trogn hộp cũng tăng theo.Để giảm áp suất và thông khí trong hộp ta dùng nút thông hơi ,đồng thời cũng là đễ điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp

A B C D E G H I K L M N O P Q R SM27 15 30 15 45 36 32 6 4 10 8 22 6 32 18 36 32

• Nút tháo dầu :

Sau một thời gian làm việc , dầu bôi trơn trong hộp bị bẩn hoặc biếnchất, do đó cần thay dầu mới Nút tháo dầu dùng để xả dầu cũ ra bênngoài

• Que thăm dầu :

Dùng để kiểm tra mức dầu trong hộp giảm tốc , để đảm bảo mức dầu luôn

ở mức cho phép để các chi tiết được hoạt động tốt

Phần 7 DUNG SAI LẮP GHÉP

Dựa vào kết cấu và yêu cầu làm việc, chế độ tải của các chi tiết trong hộp giảm tốc mà ta chọn các kiểu lắp ghép sau:

• Dung sai và lắp ghép bánh răng:

Chịu tải vừa, thay đổi, va đập nhẹ ta chọn kiểu lắp trung H7/k6

• Dung sai và lắp ghép ổ lăn:

Vòng trong ổ chịu tải tuần hoàn, va đập nhẹ, lắp theo hệ thống trục,

để vòng ổ không bị trượt trên bề mặt trục khi làm việc ta chọn chế dộlắp k6, lắp trung gian có độ dôi

Vòng ngoài lắp theo hệ thống lỗ, vòng ngoài không quay nên chịu tải cục bộ Để ổ mòn đều, và có dịch chuyển khi làm việc do nhiệt dộtăng, ta chọn chế độ lắp trung gian H7

Độ dôi lớn nhất (μm)

Độ hở lớn nhất (μm)