đồ án nguyên lí chi tiết máy thầy Văn Hữu Thịnh đề 1

HGT phân đôi cấp chậm

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

I-CHỌN ĐỘNG CƠ: 1

1.1-Công suất cần thiết của động cơ: 1

1.2-Xác định số vòng quay sơ bộ: 1

II-THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH : 3

2.1 Chọn loại xích: 3

2.2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền: 3

2.3 Kiểm nghiệm xích về độ bền: 5

2.4 Đường kính đĩa xích: 6

2.5 Xác định các lực tác dụng lên trục: 8

III-THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRONG HỘP GIẢM TỐC: 9

3.1 Chọn vật liệu và xác định ứng suất cho phép: 9

3.2 Tính toán bộ truyền cấp nhanh ( bánh trụ răng thẳng) 11

3.2.1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục: (C.T 6.15a tài liệu [1]) 11

3.2.2 Xác định các thông số ăn khớp: 12

3.2.3 Các thông số cơ bản của bộ truyền: 13

3.2.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: 14

3.2.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: 15

3.2.6 Kiểm nghiệm răng về quá tải: 17

3.3 Tính toán bộ truyền cấp chậm (bánh trụ răng nghiêng): 17

3.3.1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục: 17

3.3.2 Xác định các thông số ăn khớp: 18

3.3.3 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: 19

3.3.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: 20

3.3.6 Kiểm nghiệm răng về quá tải: 22

3.4 Kiểm nghiệm điều kiện bôi trơn ngâm dầu: 22

PHẦN IV - THIẾT KẾ TRỤC 23

4.1 Chọn vật liệu: 23

4.2 Xác định sơ bộ đường kính trục: 23

4.3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực: 24

4.4 Xác định trị số và chiều của lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục: 25

4.4.1 Trục I: 25

4.4.3 Trục III : 29

4.5.Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi : 31

PHẦN V – CHỌN Ổ LĂN 33

5.1.Truc I: 33

5.2.Truc II: 34

5.3.Truc III: 35

PHẦN VI - TÍNH CHỌN KHỚP NỐI 36

PHẦN VII- THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC VÀ CÁC BỘ PHẬN KHÁC 36

7.1 Tính kết cấu của vỏ hộp: 36

7.2 Kết cấu vỏ hộp giảm tốc: (theo bảng 18.1 tài liệu [2]) 36

7.3 Một số kết cấu khác: 38

7.3.1 Bulông vòng: 38

7.3.2 Chốt định vị: 38

7.3.3 Cửa thăm: 39

7.3.4 Nút thông hơi: 39

7.3.5 Nút tháo dầu: 40

7.3.6 Que thăm dầu: 40

7.3.7 Vòng chắn dầu: 40

PHẦN VIII- DUNG SAI LẮP GHÉP 41

Dung sai và lắp ghép bánh răng: 41

Dung sai lắp ghép ổ lăn: 41

Dung sai khi lắp vòng chắn dầu: 41

Dung sai khi lắp vòng lò xo ( bạc chắn ) trên trục tuỳ động: 41

Dung sai lắp ghép then lên trục: 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

I-CHỌN ĐỘNG CƠ:

1.1-Công suất cần thiết của động cơ:

-Công suất tương đương: P tđ = P√1 2 0,7+ 0,8 2 0,3 =3,59 (kw)

-Công suất cần thiết : P ct = P tđ

η = 3,590,84 =4,27 (kw)Tra bảng 2.3

 Do vận tốc thấp, không yêu cầu làm việc êm nên chọn xích con lăn: 3 dãy

2.2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền:

Với ux = 2(đã chọn)

Theo bảng 5.4 ta chọn số răng của đĩa xích nhỏ z1 = 27

Số răng của đĩa xích lớn: z2 = ux.z1 = 2.27 = 54 , chọn z2 =55 < zmax = 120

Theo công thức 5.3 tài liệu [1] ta có công thức tính toán:

K = k0.ka.kđc.kbt.kđ.kc

K0 = 1 (tâm đĩa xích so với phương ngang <400)

Ka = 1 (chon a = 40p)

Kđc = 1 (điều chỉnh bằng 1 trong 2 đĩa xích)

Kbt = 1,3 (môi trường làm việc có bụi)

a min ≤ a≤ a max , Chọn a =(30…50)p , chọn a =35p do u x = 2

→ a=666,75 mm, chọn a=668mm

Theo công thức 5.12 ta có số mắt xích:

Tính lại khoảng cách trục theo công thức 5.13

Fv -lực căng do lực li tâm sinh ra: Fv = q.v2 = 5,8.1,342 = 10,41 (N)

F0 -lực căng do nhánh xích bị động sinh ra: F0 = 9,81.kf.q1.aLấy kf = 4 (vì góc nghiêng đường nối tâm < 400)

df2 = d2 – 2r = 334-2.6,03=321,94 (mm)với r = 0,5025d1 + 0,05 = 0,5025.11,91 + 0,05 = 86,03 (theo bảng 5.2)

Kểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích: theo công thức 5.18 tài liệu [1]

E: Mođun đàn hồi: E = 2,1.105 Mpa

A = 265 mm2 diện tích chiếu của bản lề (tra theo bảng 5.12)

[ σH] ứng suất tiếp xúc cho phép tra theo bảng 5.11

Ứng suất tiếp xúc của đĩa xích 1

σ H 1=0 47√0,36(2835 1,2+1,41).2.1.105

Ứng suất tiếp xúc cho phép [ σ H ] = 500 (Mpa)

Thấy: σ H ¿ [ σ H ] nên đảm bảo độ bền tiếp xúc

- Số răng đĩa xích dẫn: z1 = 27 răng

- Số răng đĩa xích bị dẫn: z2 = 55 răng

- Đường kính vòng chân răng xích dẫn df1 = 151,94 mm

- Đường kính vòng chân răng xích dẫn df2 = 321,94 mm

Bánh nhỏ: Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn

HB = 241 ¿ 285, có σ b 1 = 850 MPa , σ ch1 = 580 MPa

Bánh lớn: Thép 45 tôi cỉa thiện đạt đọ rắn

HB = 192 ¿ 240 , có σalignl ¿b2¿¿¿ = 750 MPa, σ ch2 = 450 MPa

Với cấp nhanh sử dụng răng thẳng: [ σ H ]’ = min([ σ H ]1 ; [ σ H ]2) = 491Mpa.

Với cấp chậm sử dụng răng nghiêng

3.2 Tính toán bộ truyền cấp nhanh ( bánh trụ răng thẳng)

3.2.1 Xác định sơ bộ khoảng cách trục: (C.T 6.15a tài liệu [1]).

ψ ba : Hệ số; là tỷ số giữa chiều rộng vành răng và khoảng cách

trục Chọn ψ ba = 0,3 theo bảng 6.6 tài liệu [1]

Ka : Hệ số kế đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộngvành răng khi tính về tiếp xúc

= 3,47

Đường kính đáy răng:

df1 = d1 – 2,5.m = 37 (mm)

df2 = d2 – 2,5.m = 141 (mm)

Chiều rộng vành răng:

bw = ψ ba.aw1 = 0,3.94 = 28,2 (mm)

3.2.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

Theo công thức 6.33 tài liệu [1]:

v H= δ H.g0.v.√a w 1

u = 3,62 m/s

Do đó: K Hv= 1+2.29578,47.1,02 13,62.0,3 94 41,15 =1,07

K H=1,07.1,02.1=1,09

Ứng suất tiếp trên bề mặt làm việc:

σ H =524,5 Mpa <[σ¿¿H ]max¿=1260 MPa

Ta thấy σ H≤[σ H] vậy răng đã chọn thỏa mãn độ bền tiếp xúc.

3.2.5 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Theo công thức 6.43 tài liệu [1]:

σF 1= 2.T1 KF.Yε.Yβ.YF 1

bw 1.dw1.m ≤ [ σF 1]Trong đó: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng: Y ε=ε1

α =0,6

Hệ số kể đến độ nghiêng của răng: Y β=1− β

Hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vòng ăn khớp khi tính vềuốn: KF α = 1

v H= δ F g0.v.√a w 1

u = 9,93 m/sThay vào công thức 6.46 tài liệu [1] ta có: K Fv=1+ 2.29578,47.1,02 19,93.28,2.41,15 = 1,2

Hệ số tải trọng kki tính về uốn: theo công thức 6.45 tài liệu [1]

Vậy bánh răng thỏa điều kiện bền uốn

3.2.6 Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Hệ số quá tải: Kqt= Tmax

Ứng suất tiếp xúc cực đại:[σ H]max = σ H.√K qt =524,5 MPa

Vậy thỏa mãn điều kiện biến dạng dư hoặc gãy dòn lớp bề mặt

Ứng suất uốn cực đại: σ F 1max = σ F 1.√K qt =74,63 Mpa <[σ F 1]max

σ F 2max = σ F 2.√K qt =57,5 Mpa< [σ F 2]max

Vậy thỏa mãn điều kiện biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng

*Các thông số:

a w 1 = 94; m = 2; b w= 28,2; β=0 ; u = 3,46; x1=x2= 0

z1=21; d1=42mm ; d a 1=46mm; d f 1=37mm

z2=73; d2=146mm ; d a 2=150mm; d f 2=141mm

3.3 Tính toán bộ truyền cấp chậm (bánh trụ răng nghiêng):

Vì phân đôi cấp chậm nên T2 = T II

[σ H]2} } u rSub { size 8{2} } ψ rSub { size 8{ ital ba} } } } } } {¿¿¿¿¿¿

Trong đó: Ka: hệ số phụ thuộc vào vật liêu của cặp bánh răng và loại răng Trabảng 6.5 tài liệu [1] ta có Ka = 43

KH β : hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộngvành răng khi tính về tiếp xúc Với: ψ bd =0,53.0,3.(2,66+1) = 0,58

Tra bảng 6.7 tài liệu [1] ta được: KH β = 1,07; KF β = 1,17

a w 2 = 43.(2,66+1).3

√504,549680.1,072.2,66 0,3 =101,44 mm

ZH: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc Theo công thức 6.34 tài liệu [1]

108 0,002.73.1,33 1,25 /

Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc Theo công thức 6.39 tài liệu [1]: K H

=1,13.1,24.1,02 =1,43

Ứng suất tiếp xúc trên bề mặt răng làm việc Theo công thức 6.33 tài liệu [1]

Như vậy: σ H≤[σ H] bánh răng đã chọn đảm bảo điều kiện tiếp xúc.

3.3.4 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Vì sử dụng răng không dịch chỉnh nên hệ số dịch chỉnh x = 0

Tra bảng 6.18 tài liệu [1] ta được: YF1 = 3,7; YF2 = 3,6

Theo công thức 6.47 tài liệu [1] ta có:

v F= δ F g0.v.√a w 2

u =0,006.73.1,25.√2,66105= 3,44 m/sThay vào công thức 6.46 tài liệu [1]:

Vậy các bánh răng thỏa điều kiện về độ bền uốn

3.3.5 Kiểm nghiệm răng về quá tải:

Hệ số quá tải: Kqt= Tmax

Ứng suất tiếp xúc cực đại:[σ H]max = σ H.√ K qt =524,5 MPa

Vậy thỏa mãn điều kiện biến dạng dư hoặc gãy dòn lớp bề mặt

Ứng suất uốn cực đại: σ F 1max = σ F 1.√K qt =74,63 Mpa <[σ F 1]max

σ F 2max = σ F 2.√K qt =57,5 Mpa< [σ F 2]max

Vậy thỏa mãn điều kiện phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chânrăng

3.4 Kiểm nghiệm điều kiện bôi trơn ngâm dầu:

Kiểm tra điều kiện bôi trơn:

Với d a 1 = 46mm; d a 2 = 150mm ; d a 3 = 62,33mm ; d a 4 = 155,66mm

PHẦN IV - THIẾT KẾ TRỤC

4.1 Chọn vật liệu:

Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép C45 tôi, thường hóa có giới hạn bền

σb= 600 Mpa Ứng suất xoắn cho phép [ τ ] =15 MPa

d3=3

0,2 =3

√251412,140,2.15 = 43,76 mm lấy d2=40 mm Đường kính sơ bộ của các trục sẽ là: d1 = 20 mm; d2 = 30 mm; d3 = 40 mm

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

Dựa vào đường kính trục sơ bộ , sử dụng bảng 10,2 để chọn chiều rộng ổ lăn, công thức 10.10 để xác định chiều dài khớp nối trục (nối trục đàn hồi, bảng 10.3

và 10.4 để tính khoảng cách

Chọn bo1 = 15 mm; bo2 = 19 mm; bo3 = 25 mm

Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp: K1 = 10Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp: K2 = 5

Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ: K3 = 15

Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: hn = 15

Chiều dài mayơ của các bánh răng trên trục:

4.4 Xác định trị số và chiều của lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục:

4.4.1 Trục I:

Lực do nối trục tác dụng lên trục 1 là: F x=( 0,2….0,3) 2T1

D t = (187,8……281,7), lấy F x= 200N

Momen uốn tại các tiết diện ổ lăn : M tđ 10= √0,75 T12 =25615,7 (N.mm) ; M tđ 11=

99359,5 (Nmm)

Tính momen và đường kính trục tại tiết diện các bánh răng và ổ lăn:

96987,775 (Nmm)

243714 (Nmm) 102070,75 (Nmm)

55731,25 (Nmm) 190231,25 (Nmm)

32429,25 (Nmm)

M32 =213533,68 (N.mm); M tđ 32 =304963,3 (N.mm)

σ aj tính theo công thức 10.22 ; σ mj = 0, vì trục quay một chiều nên ứng suất uốn

thay đổi theo chu kì mạch động , do đó τ aj = τ mj tính theo công thức 10.23

c.Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm:

Dựa vào các biểu đồ momen trên trục I,II,III , ta thấy tiết diện nguy hiểm là:Tiết diện 11 (bánh răng của trục I); 21,22,23 (các bánh răng trên trục II); 31,32 (các bánh răng trên trục III) và 33( ổ lăn )

Kích thước then (tra bảng 9.1a), trị số momen cản uốn và xoắn (tra bảng 10.6) ứng với các tiết diện nguy hiểm

Tiết Đường kính trục bxh t W(mm3) W (mm3)

+ Không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt → K y= 1

+ Theo bảng 10.12 , khi dùng dao vớiσ b= 600MPa → k σ = 1,76; k τ = 1,54

+Theo bảng 10.10, tra hệ số ε σ và ε τ ứng với đường kính của tiết diện nguy

để tính k τd Kết quả được ghi trong bảng 2.

e.Xác định hệ số an toàn riêng:

S σ theo công thức 10.20 và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp S τ theo công

thức 10.21, từ đó ta tính S theo công thức 10.19 ứng với các tiết diện nguy hiểm Kết quả được ghi trong bảng 2

Bảng 2

Lắp căng

Rãnh then

Lắp căng

7 1,68

Tra bảng 6.1 với thép 45, tôi cải thiện [σ¿ = 0,8.450 = 360 Mpa

Vậy các tiết diện nguy hiểm dều thỏa điều kiên về độ bền tĩnh

Kt: Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ Kt = 1

Kd: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng,tải trọng va đập nhẹ, theo bảng 11.3 tàiliệu [1]: Kd = 1

X: Hệ số kể đến đặc tính tải trọng X = 1 vì chỉ chịu lực hướng tâm

B(mm)

PHẦN VI - TÍNH CHỌN KHỚP NỐI

Dựa vào mômen xoắn đã tính, tra bảng 16.10a tài liệu [2]được D0 = 63 mm; z = 4; dc = 10; l3 = 15; l0 = 42

Theo bảng 16.1 tài liệu [2] k =1,25

Ứng suất dập của vòng đàn hồi xác định theo công thức 69 tài liệu [2],

Chỉ tiêu cơ bản của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ, vì vậy vậtliệu nên dùng của hộp giảm tốc là GX15-32

7.2 Kết cấu vỏ hộp giảm tốc: (theo bảng 18.1 tài liệu [2])

Các kích thước chủ yếu của vỏ hộp:

 Chiều dày:

Thân hộp: d =0,03.a+3 = 0,03.105 + 3 = 6,15 lấy δ = 6,2 mm

sao cho k ≥ 1,2d2; k là khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ:

 Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành trong hộp: D= 14,5 mm

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp: D= 46 mm1

Giữa mặt bên các bánh răng với nhau: D = 15,5 mm2

PHẦN VIII- DUNG SAI LẮP GHÉP

Dựa vào kết cấu làm việc, chết dộ 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 vì thế ta chọn kiểu lắp trung gian H7/k6

Dung sai lắp ghép ổ lăn:

Khi lắp ổ lăn ta cần lưu y:

- Lắp vòng trong trên trục theo hệ thống lỗ, lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục

- Để các vòng ổ không trơn trựơt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc, chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay

- Đối với các vòng không quay ta sử dụng kiểu lắp có độ hở

Chính vì vậy mà khi lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép h6, còn khi lắp ổ lăn vào vỏ ta chọn P7

Dung sai khi lắp vòng chắn dầu:

Chọn kiểu lắp trung gian H7/js6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

Dung sai khi lắp vòng lò xo ( bạc chắn ) trên trục tuỳ động:

Vì bạc chỉ có tác dụng chặn các chi tiết trên trục nên ta chọn chế độ lắp có độ

hở H7/h6

Dung sai lắp ghép then lên trục:

Theo chiều rộng ta chọn kiểu lắp trên trục là P9 và kiểu lắp trên bạc là D10.Bảng dung sai lắp ghép bánh răng:

Mối lắp

Sai lệch giới hạntrên (μm)m)

Sai lệch giới hạndưới (μm)m) Nmax (μm)m) Smax(μm)m)

Sai lệch giới hạndưới (μm)m) Nmax

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG CƠ KHÍ tập 1,2

– Trịnh chất và Lê Văn Uyển Giáo trình DUNG SAI KỸ THUẬT ĐO

– Trần Quốc Hùng