bản thiết kế hệ dẫn động xích tải

Cơ sở thiết kế máy là một môn học nhằm nghiên cứu rồi tính toán thiết kế các tiết máy có công dụng chung.

LỜI NÓI ĐẦU

Cơ sở thiết kế máy là một môn học nhằm nghiên cứu rồi tính toán thiết

kế các tiết máy có công dụng chung Môn học đã đưa ra những kiến thức rất cơ bản về cấu tạo,nguyên lý cũng như phương pháp tính toán các chi tiết máy có công dụng chung.Từ đó sinh viên có thể giải quyết được những bài toán thực tế lám ra các chi tiết một cách khoa học nhất Đối với sinh viên Cơ khí thì môn học lại càng có ý nghĩa quan trọng hơn Có thể nói đó là một kho tàng kiến thức chuyên môn.

Vì vậy việc thực hiện đồ án của môn học là một bước rất quan trọng để

ta có thể tiếp cận được với tri thức, với thực tiễn Từ đó hoàn thiện chuyên môn Trong quá trình thực hiện đồ án, với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy

Vũ Xuân Trường, em đã hoàn thành bản thiết kế hệ dẫn động xích tải dùng

hộp giảm tốc bánh răng côn 1 cấp Tuy vậy, với thời gian có hạn và những kiến thức còn thiếu sót nên bài làm không thể tránh khỏi những sai lầm Rất mong nhận được sự chỉ bảo của quý thầy cô cùng bè bạn.

Trong quá trình thưc hiện đồ án môn học có sử dụng các tài liệu:

- Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí Trịnh Chất –Lê Văn Uyển-T1.

- Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí Trịnh Chất –Lê Văn Uyển-T2.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hưng Yên, ngày 10 tháng 04 năm 2010

Sinh viên

Đặng Đức Đại

MỤC LỤC

Bản thuyết minh đồ án gồm những phần chính sau:

Phần I : Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền

Phần II : Tính toán thiết kế các bộ truyền.

Phần III : Tính toán và kiểm nghiệm trục, chọn then.

Phần IV : Tính và chọn ổ, khớp nối.

Phần V : Bôi trơn ăn khớp và bôi trơn ổ trục.

Phần VI : Thiết kế vỏ hộp giảm tốc và các chi tiết máy khác Phần VII : Xây dựng bản vẽ lắp và chọn kiểu lắp ghép.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí Trịnh Chất –Lê Văn Uyển - T1.

2, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí Trịnh Chất –Lê Văn Uyển - T2.

II Bộ truyền trong

phép ứng với số chu kì cơ sở

SH , SF là hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốnChọn độ rắn bánh răng nhỏ HB1 = 275; độ rắn bánh răng lớn HB2 = 260

Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc

= 26 107 > NHO1 Do đó hệ số tuổi thọ KHL1 = 1

=> NHE2 = 60.1.104,3 24000.( 13 + 0,83 +0,3 )

= 7,7.10 > NHO2 => KHL2 = 1

Trong đó: ZR: hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc

Vậy để tính bộ truyền bánh răng côn răng thẳng ta lấy [σH] = [σH]2 = 536,4 MPa

Theo ( CT 6.8 – 93) [I] NFE =

Với KFC: Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải Với bộ truyền quay 1 chiều KFC = 1

YR : hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng

YS: hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất

KxF : hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn

Chọn sơ bộ YR.YS.KxF = 1

2.4 Tính toán bộ truyền bánh răng

a Xác định chiều dài côn ngoài:

(CT 6.52a –

112) [I]

Với KR = 0,5 Kd : hệ số phụ thuộc vào vật liệu bánh răng và loại răng

Với bộ truyền động bánh côn răng thẳng bằng thép Kd = 100 MPa1/3Kbe : hệ số chiều rộng vành răng Kbe = 0,25…0,3 Chọn Kbe = 0,25

KHβ : hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng bánh răng côn Tra bảng 6.21 – 113 [I] với

=>

Và trục bánh côn lắp trên ổ đũa, sơ đồ I, HB<350 tra được: KHβ = 1,08

KFβ = 1,1 5T1 : Momen trên trục 1 T1 = 90486 N.mm

c Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Theo CT 6.58 – 115 [I] ứng suất tiếp xúc

[σH] =

Trong đó: ZM: Hệ số kế đến cơ tính của vật liệu ăn khớp

Tra bảng 6.5 – 96 [I] ZM = 274 MPa1/3

ZH : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc

Với x1 + x2 = 0 tra bảng 6.12 – 106 [I] được ZH = 1,76Zε: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

Với bánh côn răng thẳng

Theo CT 6.59a – 115 [I] : Zε = : hệ số trùng khớp ngang

: Hệ số kể đến sự phân bố không đồng đều tải trọng trên chiều rộng

vành răng Theo bảng 6.21 – 113 [I] Chọn : KHβ = 1,14

KHα : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng

thời ăn khớp Với bánh răng côn thẳng KHα = 1 KHv : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

σH: Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp

b = Kbe Re = 0,25 170,4 = 42,6 mm => KHv =

Vậy thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc;

Do đó có thể lấy chiều rộng vành răng b = 45 mm

d Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Điều kiện bền uốn:

Trong đó KF : Hệ số tải trọng khi tính về uốn

Với là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên vành răng

= 1,29 (tra ở trên)

: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng

thời ăn khớp Tra bảng 6.14 – 107 [I] với bánh răng côn thẳng = 1,37: Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

Số răng tương đương

Thay các giá trị vừa tính được:

MPa <[σF1]maxMPa < [σF2]max

Như vậy điều kiện uốn được đảm bảo

e Kiểm nghiệm răng về quá tải

Ứng suất tiếp xúc cực đại không vượt qua giá trị cho phép theo (6.48 – 110) [I]

Với Kqt : hệ số quá tải Kqt =

2.5 Các thông số và kích thước bộ truyền bánh răng côn

βm : góc nghiêng của răng βm = 0hte = cosβm = cos 0 = 1

xn1 = x1 = 0,31

=> hae1 = (1 + 0,31.1).3 = 3,93 (mm)hae2 = 2 hte.mte – hae1

= 2.1.3 – 3,93 = 2,07 (mm)Chiều cao chân răng ngoài hfe1 = he – hae1

Với he: chiều cao răng ngoài

he = 2.hte mte + c với c = 0,2 mte

=> he = 2 1 3 + 0,2 3 = 6,6 (mm) => hfe1 = 6,6 – 3,93 = 2,67 (mm)hfe2 = he – hae2 = 6,6 – 2,07 = 4,53 (mm)Đường kính đỉnh răng ngoài: dae1 = de1 + 2.hae1 cos δ1

= 96 – 2 3,93 0,9595 = 88,45 (mm)dae2 = de2 + 2.hae2 cos δ2 =

327 – 2 2,07 0,2816 = 325,83 (mm)

 Xác định sơ bộ số vòng quay động cơ điện

Theo công thức 2.17 - 21 [1] Số vòng quay của xích tải:

Theo công thức 2.15 -21 [1], tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống dẫn động là:

usb= usbhộp usbxích= usbbánh răng usbtrụcvít usbxích

Từ bảng 2.4 -21 [1] chọn

usbbánh răng = 3,4usbđai = 4usbxích = 2usb = 3,4.4.2 = 27,2

Theo CT 2.18 - 21 [1] số vòng quay sơ bộ động cơ là:

nsb = usb nct = 27,2.51,35 = 1396,72 (vòng/phút)Vậy chọn số vòng quay đồng bộ động cơ là nđb = 1420 (vòng/phút)

 Phân phối tỉ số truyền

Vậy ta có: ,

3 Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên các trục

Kí hiệu:

Trục 1 là trục nối bánh răng - đĩa xích nhỏ

Trục 2 là trục nối đĩa xích lớn - xích tải

Ta có:

a Công suất:

(kW) (kW) (kW)

(N.mm) (N.mm) (N.mm) (N.mm)

PHẦN II: TÍNH TOÁN CÁC BỘ TRUYỀN

I, Bộ truyền ngoài

1, Truyền động đai

Ta có: Công suất trên bánh đai nhỏ:

Số vòng quay trên bánh đai nhỏ:

Dựa vào hình 4.1-59 [1], ta chọn loại đai thường tiết diện loại ATính toán thông số đai loại A:

- Chiều dài l: Theo CT 4.4 – 54 [1]

Chọn theo tiêu chuẩn l = 2240 (mm)

Tính lại khoảng cách a: CT 4.6 – 54 [1]

II Bộ truyền trong

phép ứng với số chu kì cơ sở

SH , SF là hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc và uốnChọn độ rắn bánh răng nhỏ HB1 = 275; độ rắn bánh răng lớn HB2 = 260

Số chu kì thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về tiếp xúc

=> NHE2 = 60.1.104,3 24000.( 13 + 0,83 +0,3 )

= 7,7.10 > NHO2 => KHL2 = 1

Trong đó: ZR: hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc

Vậy để tính bộ truyền bánh răng côn răng thẳng ta lấy [σH] = [σH]2 = 536,4 MPa

Theo ( CT 6.8 – 93) [I] NFE =

Với KFC: Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải Với bộ truyền quay 1 chiều KFC = 1

YR : hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng

YS: hệ số xét đến độ nhậy của vật liệu đối với tập trung ứng suất

KxF : hệ số xét đến kích thước bánh răng ảnh hưởng đến độ bền uốn

Chọn sơ bộ YR.YS.KxF = 1

2.4 Tính toán bộ truyền bánh răng

a Xác định chiều dài côn ngoài:

(CT 6.52a –

112) [I]

Với KR = 0,5 Kd : hệ số phụ thuộc vào vật liệu bánh răng và loại răng

Với bộ truyền động bánh côn răng thẳng bằng thép Kd = 100 MPa1/3Kbe : hệ số chiều rộng vành răng Kbe = 0,25…0,3 Chọn Kbe = 0,25

KHβ : hệ số xét đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng bánh răng côn Tra bảng 6.21 – 113 [I] với

=>

Và trục bánh côn lắp trên ổ đũa, sơ đồ I, HB<350 tra được: KHβ = 1,08

KFβ = 1,1 5T1 : Momen trên trục 1 T1 = 90486 N.mm

Đường kính trung bình và môđun trung bình:

c Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Theo CT 6.58 – 115 [I] ứng suất tiếp xúc

[σH] =

Trong đó: ZM: Hệ số kế đến cơ tính của vật liệu ăn khớp

Tra bảng 6.5 – 96 [I] ZM = 274 MPa1/3

ZH : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc

Với x1 + x2 = 0 tra bảng 6.12 – 106 [I] được ZH = 1,76Zε: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng

Với bánh côn răng thẳng

Theo CT 6.59a – 115 [I] : Zε = : hệ số trùng khớp ngang

: Hệ số kể đến sự phân bố không đồng đều tải trọng trên chiều rộng

vành răng Theo bảng 6.21 – 113 [I] Chọn : KHβ = 1,14

KHα : Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng

thời ăn khớp Với bánh răng côn thẳng KHα = 1 KHv : Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

go : Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch các bước răng bánh 1 và 2

Theo bảng 6.16 – 107 [I] chọn go = 73

KHv: Hệ số xét đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

KHv = 1 + Trong đó b: chiều rộng vành răng

b = Kbe Re = 0,25 170,4 = 42,6 mm => KHv =

Vậy thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc;

Do đó có thể lấy chiều rộng vành răng b = 45 mm

d Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn

Điều kiện bền uốn:

Trong đó KF : Hệ số tải trọng khi tính về uốn

Với là hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên vành răng

= 1,29 (tra ở trên)

: Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đồng

thời ăn khớp Tra bảng 6.14 – 107 [I] với bánh răng côn thẳng = 1,37: Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

Số răng tương đương

MPa <[σF1]maxMPa < [σF2]max

Như vậy điều kiện uốn được đảm bảo

e Kiểm nghiệm răng về quá tải

Ứng suất tiếp xúc cực đại không vượt qua giá trị cho phép theo (6.48 – 110) [I]

Với Kqt : hệ số quá tải Kqt =

2.5 Các thông số và kích thước bộ truyền bánh răng côn

Chiều cao đầu răng ngoài hae1 = (hte + xn1.cosβm).mte

βm : góc nghiêng của răng βm = 0

hte = cosβm = cos 0 = 1xn1 = x1 = 0,31

=> hae1 = (1 + 0,31.1).3 = 3,93 (mm)hae2 = 2 hte.mte – hae1

= 2.1.3 – 3,93 = 2,07 (mm)Chiều cao chân răng ngoài hfe1 = he – hae1

Với he: chiều cao răng ngoài

he = 2.hte mte + c với c = 0,2 mte

=> he = 2 1 3 + 0,2 3 = 6,6 (mm) => hfe1 = 6,6 – 3,93 = 2,67 (mm)hfe2 = he – hae2 = 6,6 – 2,07 = 4,53 (mm)Đường kính đỉnh răng ngoài: dae1 = de1 + 2.hae1 cos δ1

= 96 – 2 3,93 0,9595 = 88,45 (mm)dae2 = de2 + 2.hae2 cos δ2 =

327 – 2 2,07 0,2816 = 325,83 (mm)

PHẦN III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC, CHỌN THEN

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

Dựa vào đường kính trục, sử dụng bảng 10.2 để chọn chiều rộng ổ lăn,

công thức 10.12, để xác định chiều dài may ơ bánh đai và bánh răng, công thức 10.13 để xác định chiều dài nửa nối trục, bảng 10.3 và bảng 10.4 để tính

Nh vËy ta cã sè liÖu sau

Tại B: Xét cân bằng trên mp yoz:

Vậy chiều của các lực như hình vẽ

Tại C: Xét cân bằng trên mp xoz:

Vậy chiều của các lực như hình vẽ

.Tính đường kính của trục

Theo phần chọn sơ bộ đường kính trục, ta có d = 35 mm, vật liệu chế tạo trục là thép 45, tôi cải thiện, có b ≥ 600 Mpa; theo bảng 10 5 –195 – [I ta có trị số của ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo trục là: [] = 63 MPa

Đường kính tại các mặt cắt trên trục được xác định theo công thức:

- Mô men uốn M = M = 0

- Mô men xoắn T = TI = 90486 ( Nmm )

- Mô men tương đương trên mặt cắt A:

- Kích thước của trục tại mặt cắt A: dA = = 23,16 mm;

- Do mặt cắt tại A có rãnh then nên đường kính trục cần tăng thêm 4%, theo

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

dA = 23,16 + 0,04 23,16 24,08 mm

+ Xét mặt cắt trục tại điểm B - điểm có lắp vòng bi với lỗ của hộp giảm tốc:

- Mô men uốn M = 36229,05 Nmm;

- Mô men uốn M = 36229,05 Nmm;

- Mô men xoắn T = 90486 Nmm;

- M« men tương đương trên mặt cắt B:

- Kích thước của trục tại mặt cắt B: dB = = 24,58 mm

+ Xét mặt cắt trục tại điểm C - điểm có lắp vòng bi với lỗ của hộp giảm tốc:

- Mô men uốn M : M = 140457,95 Nmm

- Mô men uốn M : M = 43016,2 Nmm;

- Mô men xoắn M = 90486 Nmm;

- M« men tương đương trên mặt cắt C:

- Kích thước của trục tại mặt cắt C: dC = = 29,78 mm;

- Như vậy để tăng khả năng công nghệ trong quá trình chế tạo trục, và đồng

bộ khi chọn ổ lăn, ta chọn kích thước của ngõng trục tại B và C là như nhau: dB = dC = 30 mm

+ Xét mặt cắt trục tại vị trí lắp bánh răng D:

- Mô men uốn M = 0;

- Mô men uốn M = Ma1 = F = 9274,02 Nmm;

- Mô men xoắn M = 90486 Nmm;

- Mô men tương đương trên mặt cắt D:

- Kích thước của trục tại mặt cắt D: dD = = 23,22 mm

- Do tại mặt cắt D có lắp bánh răng côn, cần có rãnh then nên kích thước của trục phải tăng thêm 4%, theo đó kích thước của trục tại mặt cắt D là:

Kiểm tra điều kiện bánh răng liền trục (Xét tại điểm D).

Khi đường kính bánh răng gần với đường kính trục thì bánh răng được làm liền với trục Bánh răng làm liền với trục thì khoảng cách từ chân răng tới rãnh then phải thỏa mãn điều kiện:

X 1,8.mte đối với bánh răng côn

Trong đó: mte môđun mút ngoài, mte=3;

Có kết quả: r =

Với he - chiều cao răng ngoài, he = 6,6 mm

Re - chiều dài côn ngoài: Re = 170,4 mm

Đường kính đáy răng mặt mút nhỏ:d = 2.(Re b).sin

Với b – chiều rộng vành răng, b = 45 mm

b, Tính trục 2:

Tại E: Xét cân bằng trên mp yoz:

Vậy chiều của các lực như hình vẽ

Tại G: Xét cân bằng trên mp xoz:

Vậy chiều của các lực như hình vẽ

- Mô men uốn: M = M = 0

- Mô men xoắn: T = T =29300 Nmm

- Mô men tương đương trên mặt cắt E:

- Kích thước của trục tại mặt cắt E: dE = = 37,02 mm

+ Xét mặt cắt trục tại điểm F - Điểm có lắp bánh răng côn và then:

Xét phần trái điểm F

- Mô men uốn M : M = 230325,58 Nmm;

- Mô men uốn M : M = 102317,27 Nmm;

- Mô men xoắn : T = 293000 Nmm;

- Mô men tương đương trên mặt cắt F:

- Kích thước của trục tại mặt cắt F: dF = = 41,51 mm

Do tại vị trí F có lắp rãnh then lên đường kính trục lấy tăng 4%

dF = 41,51+ 0,04.41,51= 43,17mmXét phần phải điểm F

- Mô men uốn M : M = 122690,1 Nmm;

- Mô men uốn M : M = 102317,27 Nmm;

- Mô men xoắn : T = 293000 Nmm;

- Mô men tương đương trên mặt cắt F:

M = = 299847,35Nmm;

- Kích thước của trục tại mặt cắt F: dF = = 39,14 mm

+ Xét mặt cắt trục tại điểm G - điểm có lắp vòng bi với lỗ của hộp giảm tốc:

- Mô men uốn M : M = 103661,36 Nmm;

- Mô men uốn M : M = 103661,86 Nmm;

- Mô men xoắn T : T = 0 Nmm;

- Mô men tương đương trên mặt cắt F:

- Kích thước của trục tại mặt cắt G: dG = = 30,8 mm

+ Xét mặt cắt trục tại vị trí lắp bánh xích H:

- Mô men uốn : M = 0 Nmm;

- Mô men uốn : M = 0 Nmm;

- Mô men xoắn : T = 0 Nmm;

- Mô men tương đương trên mặt cắt H: M =0

- Do tại mặt cắt F có lắp đĩa xích bị dẫn, cần có rãnh then nên kích thước của trục phải tăng thêm 4%, theo đó kích thước của trục tại mặt cắt D là:

Từ yêu cầu về độ bền, lắp ghép (dễ tháo lắp và cố định các chi tiết trêntrục), khả năng công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như sau:

d = d = 40 mm

d = 45 mm

d = 35 mm