đồ án chi tiết máy bách khoa

+Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ.. +Kết hợp công suất,số vòng quay và các yêu cầu khác để chọn động cơ... t∑ - tổng số giờ làm việc của bánh răng... -KHv , KFv-Hệ số tải

Giáo viên hướng dẫn: GS TS Nguyễn Thanh Nam

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Nam MSSV:1533570

TP HCM – 2018 TÊN ĐỀ TÀI:Thiết kế hệ thống

truyền động cho hệ thống xích tải

ĐIỂM :

Khoa: Cơ Khí

-oOo - MÔN HỌC: CHI TIẾT MÁY

TÊN ĐỀ TÀI:

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hồng Nam MSSV: 1533570

Ngày nộp:

NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN:

Hệ thống dẫn động máy nâng gồm: 1- Động cơ điện; 2- Nối trục đàn hồi và

phanh; 3- hộp giảm tốc bánh răng nghiêng; 4- Bộ truyền xích; 5- xích tải; 6- Bộ phận

PHẦN 1.TÍNH ĐỘNG HỌC 1.1 Chọn động cơ:

+Tính công suất yêu cầu của động cơ

+Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ

+Kết hợp công suất,số vòng quay và các yêu cầu khác để chọn động cơ

1.1.1 Công suất làm việc:

9000.0, 5 1000

.

4,5 1000

br

 =0,96 +Hiệu suất của bộ truyền xích x=0,93

v n

1.1.6 Số vòng quay đồng bộ của động cơ:

Ta có số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ: nsb= nlv.usb = 59,06.16=944,36 (v/ph)

Số vòng quay đồng bộ của động cơ:

đ

Chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc : ubr=4

Tỉ số truyền của bộ truyền ngoài là : u t 16, 08 4

u u br

Công suất trên trục công tác : Pct= Plv=4,5 (KW)

Công suất trên trục II :

P P 4,5 4,89( )

II . 0,99.0,93

ct X

KW ol

Bảng 1.1: Các thông số động học

PHẦN 2.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI

(BỘ TRUYỀN XÍCH)

Thông số yêu cầu:

4,89( )

196629, 47( )1

211,11( / )1

4090

Bước xích p được tra bảng 5.5[1] với điều kiện Pt≤[P],trong đó:

•Pt-Công suất tính toán: Pt=P.k.kZ.kn

Ta có:

Chọn bộ truyền thí nghiệm là bộ truyền xích tiêu chuẩn,có số răng và vận tốc vòng đĩa xích nhỏ là:

2101

200( / )01

n

kn  n   ,với kn-Hệ số vòng quay

k=k0 ka kđc kbt kđ kc,trong đó: Tra bảng 5.6[1]

k0-Hệ số ảnh hưởng của vị trí bộ truyền: với β=900,ta được k0=1,25

ka-Hệ số ảnh hưởng của khoảng cách trục và chiều dài xích:

Chọn a=(30÷50)pka=1

kđc-Hệ số ảnh hưởng của việc điều chỉnh lực căng xích: kđc=1

kbt-Hệ số ảnh hưởng của bôi trơn: kbt=1,3(Bộ truyền làm việc trong môi trường có bụi,chất lỏng bôi trơn đạt yêu cầu)

kđ-Hệ số tải trọng động: kđ=1,35

kc-Hệ số kể đến chế độ làm việc của bộ truyền;với số ca làm việc là 2 ta có

Tra bảng 5.9[1] với loại xích ống con lăn,bước xích p=25,4mm Số lần

va đập cho phép của xích:[i]=30

2.5 Kiểm nghiệm xích về độ bền:

[ ]

2

p

Z p

Đường kính đỉnh răng:

50

1800,5 cot 31,75 0,5 cot 226,5( )

1

1800,5 cot 31,75 0,5 cot 439,55( )2

1

2 439,55 2.9,6 420,35( )2

2.7 Xác định lực tác dụng lên trục:

Fr=kx.FtTrong đó:

237.5( / )1

3.75090

Thông số Ký hiệu Giá trị

PHẦN 3.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG (BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG)

Thông số đầu vào:

1

1

5,15( )51771,05( )950( / )4,5

lim[ ] =

HB F

0 1,8 1,8.245 441( )

1lim1

0 1,8 1,8.230 414( )

2lim2

K FL F

N FE

0

64.100

t∑ - tổng số giờ làm việc của bánh răng

NHE1>NH01lấy NHE1= NH01 KHL1=1

NHE2>NH02lấy NHE2= NH02 KHL2=1

NFE1>NF01 lấy NFE1= NF01 KFL1 =1

NFE2>NF02 lấy NFE2= NF02 KFL2=1

Do vậy ta có:

560lim1

1

530lim2

2

441lim1

1

414lim2

F o

MPa m

-[σH]-Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH]=495,46(MPa)

-u- Tỉ số truyền: u=4,5

-ψba,ψbd -Hệ số chiều rộng vành răng:

Tra bảng 6.6[1] với bộ truyền đối xứng,HB<350,ta chọn được ψba=0,3;

[ ] 495, 46 4,5.0,3

T K H

c

a

o c

K H K F

-KHv , KFv-Hệ số tải trọng động trong vùng ăn khớp khi tính về ứng suất tiếp xúc

3.6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng:

3.6.1 Kiểm nghiệm về ứng suất tiếp xúc:

2 ( 1)

2

1,7520

sin(2 w) sin(2.20,15 )

c b

Nhận thấy σH=459,88(MPa) < [σH]=471,16(MPa) do đó bánh răng nghiêng ta tính toán đã đáp ứng được điều kiện bền do tiếp xúc

3.6.2 Kiểm nghiệm về độ bền uốn:

Z Z

Y F Y F

2,5 211,69 2,5.2 206,69( )2

•Đường kính vòng cơ sở:

os 48,39 os20 45, 47( )1

1

os 206,69 os20 198,92( )2

Bảng 3.1: Các thông số của bộ truyền bánh răng

Thông số Ký hiệu Giá trị

dw2 211,69 mm Đường kính đỉnh răng da1 52,59 mm

da2 215,69 mm Đường kính cơ sở db1 43,93 mm

PHẦN 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 4.1 Tính chọn khớp nối

Thông số đầu vào:

•Mô ment cần truyền:T=Tđc=53273,68(N.mm)

•Đường kính trục động cơ:dđc=35(mm)

4.1.1 Chọn khớp nối:

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục

Ta chọn khớp theo điều kiện:

cf

T t T kn cf

d t d kn

•Tt-Mô ment xoắn tính toán:Tt=k.T ,với:

+k-Hệ số chế độ làm việc,phụ thuộc vào loại máy.Tra bảng 16.1[2],ta lấy k=1,7 +T-Mô ment xoắn danh nghĩa trên trục:T=Tđc=90565,256(N.mm)

Do vậy:Tt=k.T=1,7.53273,68=74168,31(N.mm)

Tra bảng 16.10a[2] với điều kiện:

74168,31( )35( )

cf

kn cf

90( )0

14( )0

4.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối:

Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện:

a)Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi

-Ứng suất dập cho phép của vòng cao su

Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi:

0 0 3

2 2.1, 7.53273, 68

1, 28 4.90.14.28

[ ]- Ứng suất uốn cho phép của chôt.Ta lấy [ ]=(60 ) MPa;

Do vậy,ứng suất sinh ra trên chốt:

4.1.4 Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Thông số Ký hiệu Giá trị

Môment xoắn lớn nhất có thể truyền được T cf

Bảng 4.1: Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi

0 w 2140,63 20,301

73( )

12 1246( )13

59( )12

35( )13

-Chiều dài mayơ đĩa xích:

69,5( )

22 22

54,5( )23

a)Lực tác dụng lên trục và các mômen:

•Phương trình mômen tại 2-1 trong mặt phẳng (zoy):

21

211,63804,72.(109 54,5) 384, 47

2 29,12( )

d w

d w

•Theo phương oy:

c)Mô men uốn tổng, mô men tương đương và đường kính:

+)Myj,Mxj-mô men uốn trong mặt phẳng yoz và zox tại các thiết diện thứ j

+)[σ]-ứng suất cho phép chế tạo trục,tra bảng 10.5[1] có [σ]=65MPa

•Tiết diện 2-0:

0( )10

0( )10

0( )10

•Tiết diện 2-1:

35952, 022 8246,932 36889,80( )11

36889,80 0,75.185019,66 164423,43( )11

16529,65 0,75.185019,66 161082,10( )12

20,75.185019,66 185019,66( )13

Chọn

31( )11

32( )

10 12

30( )13

d)Chọn và kiểm nghiệm then:

Chọn then bằng thỏa mãn điều kiện:

12

[ ]

T

t T

-τc,[ τc]:Ứng suất cắt và ứng suất cắt cho phép

[ τc]=40÷60MPa khi chịu tải trọng va đập nhẹ

-T-Mô men xoắn trên trục

e)Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi:

Kết cấu trục cần đảm bảo hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện:

Trong đó:σ-1 ,τ-1-giới hạn mỏi uốn và mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng

Với thép 45 có σb=600MPa ; σ-1=0,436 σb=262MPa

τ-1=0,58 σ-1=152MPa Theo bảng 10.7[1] ta có hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi:ψσ=0,05 , ψτ=0

Các trục của hộp giảm tốc đều quay,ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối

xứng,do đó:

0 mj

Tiết diện nguy hiểm trên trục I là tiết diện lắp bánh răng(tiết diện 1-1)

Theo công thức trong bảng 10.6[1]và tra thông số của then trong bảng 9.1a[1]với trục có 1 rãnh then ta có:

d o

d o

Ra=2,5÷0,63 μm,chọn Kx=1,06

Ky-Hệ số tăng bền bề mặt trục,không dùng phương pháp tăng bền có Ky=1

εσ, ετ –Hệ số kích thước,kể đến ảnh hưởng của tiết diện trục đến giới hạn mỏi theo bảng 10.10[1] ta có: εσ=0,88 ; ετ=0,81

Kσ , Kτ-Hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn.Tra bảng 10.12[1] có: Kσ=1,76 ; Kτ=1,54

Do đó ta có:

1,76

1,06 10,88

1,96

K d

f)Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn trục II:

2 2 2152,552 35,512 2152,84( )1

Bảng 4.5.2: Các thông số ổ đũa đở trên trục II

•Kiểm nghiệm ổ theo khả năng tải động:

m

d 

Với ổ bi đỡ chặn: Q=(XVFr+YFa)kt,kđ

-V –hệ số kể đến vòng nào quay;với vòng trong quay có V=1

-kt –hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ,có kt=1 khi nhiệt độ θ=1050

Với m bậc của đường cong mỏi;ổ bi có m=3

L:tuổi thọ (triệu vòng quay);

Với C0-khả năng tải tĩnh của ổ;C0=38,8kN

Qt-tải trọng tĩnh quy ước; Qt=X1Fr1+Y1Fa1

Tra bảng 11.6[1] ta có: X1=0,5 ; Y1=0,22cotgα=0,22cotg120=1,04

→ Qt=0,5.2152,84 +1,04.409,16=1501,95(N)=1,5(kN)

Qt=1,5kN < C0=38,8kN thỏa mãn

PHẦN IV: TÍNH LỰA CHỌN KẾT CẤU:

 Tính lựa chọn kết cấu:

 Tính kết cấu của vỏ hộp:

Vỏ hộp của hộp giảm tốc có nhiệm vụ đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi

tiết và bộ phận máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền tới ,

đựng dầu bôi trơn, bảo vệ các chi tiết may tránh bụi

Chỉ tiêu cơ bản của hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ, vì vậy vật

liệu nên dùng của hộp giảm tốc là GX15-32

Các kích thước của hộp giảm tốc:

Tên gọi Biểu thức tính toán Kết quả

Chiều dày: Thân hộp,

Nắp hộp, 1

 =0,03.a +3 = 0,03.130 + 3 = 6,9 Chọn  = 10 mm

 1 = 0,9 10 = 9 mm Chọn  1 = 9 mm

e=10mm

Dốc: 2 Đường kính:

Chiều dày bích thân hộp, S3

Đường kính ngoài và tâm lỗ

Giữa bánh răng với thành

Số lượng bu lông nền Z Z = (L+B)/( 200÷300)

Z =4 L,B: chiều dài và rộng của hộp

 BẢNG THỐNG KÊ CÁC KIỂU LẮP, TRỊ SỐ CỦA SAI LỆCH

GIỚI HẠN VÀ DUNG SAI CỦA CÁC KIỂU LẮP

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] GS.TS Nguyễn Trọng Hiệp : Chi tiết máy tập 1, tập 2 – NXB Giáo dục

[2] PGS.TS.Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển : Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1, tập 2 – NXB Giáo dục

[3] GS.TS Ninh Đức Tốn: Dung sai và nắp ghép - NXB Giáo dục 2000

[4] Bộ môn Hình họa –Vẽ kỹ thuật trường ĐHBK Hà Nội : Bài tập vẽ kỹ thuật

Mục lục:

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN 2

PHẦN 1.TÍNH ĐỘNG HỌC 1

1.1 Chọn động cơ: 1

1.2, Tính các thông số trên trục và lập bảng thông số động học: 2

PHẦN 2.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI (BỘ TRUYỀN XÍCH) 4

2.1 Chọn loại xích: 4

2.2 Chọn số răng đĩa xích: 4

2.3 Xác định bước xích: 4

2.4 Xác định khoảng cách trục và số mắt xích: 5

2.5 Kiểm nghiệm xích về độ bền: 6

2.6 Xác định thông số của đĩa xích: 6

2.7 Xác định lực tác dụng lên trục: 8

2.8 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích: 8

PHẦN 3.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG 10

(BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG) 10

3.1 Chọn vật liệu làm bánh răng: 10

3.2 Xác định ứng suất cho phép: 10

3.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục: 12

3.4 Xác định thông số ăn khớp: 13

3.5 Xác định các hệ số và một số thông số động học: 14

3.6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng: 15

3.7 Một vài thông số hình học của cặp bánh răng: 17

3.8 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng: 18

PHẦN 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 20

4.1 Tính chọn khớp nối 20

4.1.1 Chọn khớp nối: 20

4.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối: 21

4.1.3 Lực tác dụng lên trục: 21

4.1.4 Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi: 22

4.2 Thiết kế trục 23

4.2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục: 23

4.3 Xác định sơ bộ đường kính trục: 24

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

a)Lực tác dụng lên trục và các mômen: 25

b)Biểu đồ mômen 27

c)Mô men uốn tổng, mô men tương đương và đường kính: 29

d)Chọn và kiểm nghiệm then: 30

e)Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi: 31

f)Chọn và kiểm nghiệm ổ lăn trục II: 34

PHẦN IV: TÍNH LỰA CHỌN KẾT CẤU: 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 Mục lục: 41