Báo cáo Đồ Án Chi Tiết Máy_Đề 18/2_Trục Vít Bánh Răng Nghiêng_Full Bản Vẽ_Công Thức Tính Toán Tự Động

Tên tài liệu: Thuyết minh đồ án chi tiết máy Trục Vít Bánh Răng:Trường Đại Học Bách Khoa TPHCMMô tả:Tài liệu gồm:+ 1 bản thuyết minh về đồ án chế tạo hộp giảm tốc trục vít bánh răng nghiêng

MỤC LỤC

Lời nói đầu 4

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN 5

A TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN 5

B PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 6

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 8

1) Chọn thông số dây đai 8

2) Chọn đường kính bánh đai d 1 , d 2 theo tiêu chuẩn 8

3) Chọn sơ bộ khoảng cách trục a w 8

4) Tính chiều dài đai L theo a sơ bộ 8

5) Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong một giây 8

6) Tính chính xác lại a w theo L tiêu chuẩn 9

7) Góc ôm đai bánh nhỏ 1 9

8) Tính số đai Z 9

9) Tính chiều rộng và đường kính ngoài bánh đai 9

10) Tính lực tác dụng lên bánh đai 10

11) Kiểm tra hiện tượng trượt trơn 10

12) Ứng suất lớn nhất trong dây đai 10

13) Tuổi thọ đai 10

PHẦN 3: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 12

A BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT 12

a) Thông số kỹ thuật 12

b) Tính toán 12

B THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH TRỤ RĂNG NGHIÊNG 15

a) Thông số kỹ thuật 16

b) Tính toán 16

C BÔI TRƠN GIẢM TỐC 22

PHẦN 4: THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN 24

A THÔNG SỐ KỸ THUẬT 24

1 TRỤC 1 24

2 TRỤC 2 24

3 TRỤC 3 24

B TÍNH TOÁN 24

I Chọn vật liệu 24

II Tính sơ bộ đường kính trục theo moment xoắn 24

III Phát thảo sơ đồ trục và đặt lực tác dụng lên trục 25

IV Tính moment tương đương, đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm, và chọn then 32

V Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi 38

PHẦN 5: CHỌN Ổ LĂN 43

A TRỤC 1 43

I Thông số kỹ thuật: 43

II Sơ đồ tính toán 43

B TRỤC 2 45

I Thông số kỹ thuật 45

II Sơ đồ tính toán 45

C TRỤC 3 48

I Thông số kỹ thuật 48

II Sơ đồ tính toán 48

PHẦN 6: THIẾT KẾ KẾT CẤU 51

A Thiết kế vỏ hộp 51

1 Chọn bề mặt nắp và thân 51

2 Xác định kích thước cơ bản của vỏ hộp 51

B Cửa thăm 53

C Nút thông hơi 53

D Que thăm dầu 54

E Nút tháo dầu 54

F Bulong vòng 55

PHẦN 7: LẮP GHÉP VÀ DUNG SAI 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

Lời nói đầu

Tính toán, thiết kế hệ dẫn động cơ khí là một nội dung không thể thiếu trong chương trình đàu tạo kỹ sư cơ khí đồ án môn học Chi Tiết Máy là môn học giúp cho sinh viên có thể hệ thống lại kiến thức của các môn học như: Chi Tiết Máy, Nguyên lý máy, Dung sai, Sức bền vật liệu, Vẽ kỹ thuật… đồng thời giúp sinh viên làm quen dần với công việc thiết kế và làm đồ án

Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỷ số truyền không đổi và được dùng để giảm vận tốc, tăng moment xoắn Với chức năng như vậy, ngày nay hộp giảm tốc được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp ô tô, vận tải, các nhà máy….Trong giới hạn của môn học em được giao nhiệm vụ thiết kế hộp giảm tốc trục vít, bánh vít Trong quá trình làm đồ án được sự giúp đỡ tận tình của thầy cô trong bộ môn, đặc biệt là thầy Phan Tấn Tùng hướng dẫn, em đã hoàn thành đồ án của mình trong mức có thể Do đây là lần đầu, với trình độ và thời gian cho phép nên trong quá trình thiết kế không khỏi tránh ra sai sót xảy

ra, em xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp của các thầy trong bộ môn

Sinh viên Nguyễn Trung Hiếu

PHẦN 1: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

Theo bảng 2.3/19 [1], ta chọn hiệu suất của các bộ truyền như sau:

- Hiệu suất của nối trục, k 1

- Hiệu suất bô truyền bánh răng trụ được che kín br  0,96

- Hiệu suất bộ truyền trục vít không tự hãm, bánh vít Chọn z = 2, tv  0,8

- Hiệu suất bộ truyền đai để hở, dai  0,95

- Hiệu suất mỗi cặp ổ lăn, ol  0,995

Vậy c      dai .tv br ol4 k  0,95.0,8.0,96.0,995 1 0,7154 

 Tính công suất tính toán:

t lv

i i

T t T

+Hiệu suất động cơ: % 8 8 %

B PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

Dựa vào số vòng quay của động cơ ta phân phối tỷ số truyền như sau:

2838

111, 45

25, 465

dc ch

ct

n u

 Tính toán monment xoắn trên các trục

283 8 8470, 06

dc dc

PHẦN 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG

Thông số đầu vào : P1 = 2,52 KW; n1 = 2838 v/ph; u = 2,29; T1 = 8470 Nmm = 8,47 Nm

1) Chọn thông số dây đai

 Theo hình 4.22 [1] trang 152 ta chọn đai thang A, tra bảng 4.3 ta chọn đai thang loại A : bP = 11 mm;

=> chọn d2 theo tiêu chuẩn [1] trang 153: d2 = 315 mm

Như vậy tỉ số truyền thực tế là:

Với ud = 2,5; tra [1] /153 => chọn aw sơ bộ a = 1,2d2 = 1,2.315 = 378 mm

=> aw sơ bộ thoả điều kiện

4) Tính chiều dài đai L theo a sơ bộ

Theo bảng 4.3 [1]/119, ta chọn đai có chiều dài L = 2240 mm = 1,25 m

5) Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong một giây

Tra công thức (4.32) [1] trang 144

 do đó điều kiện được thỏa, chấp nhận L = 2240 mm

6) Tính chính xác lại a w theo L tiêu chuẩn

Cu = 1,13 vì ud = 2,29 nên ta sẽ nội suy

 Hệ số xét đến ảnh hưởng số dây đai Cz, ta chọn sơ bộ bằng 1

 Hệ số xét đến ảnh hưởng chết độ tải trọng: Cr = 0,9 (tải trọng va đập nhẹ)

0

1400

1, 0471700

L

L C

2,52

0,85 u. L. z .r v 3, 46.0,968.1,13.1,047.1.0,9.0,834

P Z

F e F

Hệ số ma sát nhỏ nhất để bộ truyền không bị trượt trơn: fmin  f 'sin 20o  0,18

12) Ứng suất lớn nhất trong dây đai

PHẦN 3: THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

A BỘ TRUYỀN TRỤC VÍT

a) Thông số kỹ thuật

 Công suất trên trục vít P1 = 2,38 (kW)

 Công suất trên bánh vít P2 = 1,89 (kW)

 Tỉ số truyền utv = 20

 Momen xoắn trên trục vít T1 = 17845,77 Nmm

 Momen xoắn trên trục vít T2 = 284104,66 Nmm

 Số vòng quay trên trục vít n1 = 1273,24 vg/phút

 Số vòng quay trên bánh vít n2 = 63,66 vg/phút

 Thời gian làm việc Lh = 6.180.3.8 = 25920 giờ

 Quay 1 chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ

 Chọn số mối ren z1 = 2 với tỷ số truyền u = 20 (mục 7.3 [1])

4 Tính khoảng cách trục a w theo độ bền tiếp xúc

Theo công thức (7.42 [1]) và chọn modun m

3 w

T K q

 Chọn m = 6,3 theo tiêu chuẩn Khoảng cách trục: aw = 6,3(40 + 10)/2 = 157,5 (mm)

 Xác định các kích thước chính của bộ truyền

5 Kiểm nghiệm vận tốc trượt

Xác định theo công thức (7.7) và hiệu suất

1 1

6 Kiểm nghiệm ứng suất

 Ứng suất tiếp xúc cho phép: [ H] (276 300) 25.4,19 195     MPa

 Giá trị này phù hợp với giá trị đã chọn

Trong đó [ ] 95 t 1 olà nhiệt độ làm việc cho phép tùy vào dầu bôi trơn

KT là hệ số tỏa nhiệt có giá trị 12 18(W/  m C2 )o

A diện tích bề mặt thoát nhiệt A  20 a1,7w  20.0,1251,7 0,583 m2

T1 là nhiệt độ dầu oC

To là nhiệt độ môi trường xung quanh oC

 là hệ số thoát nhiệt qua bệ máy, thông thường bằng 0,3

 Nhiệt độ nằm trong phạm vi cho phép

B THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH TRỤ RĂNG NGHIÊNG

a) Thông số kỹ thuật

 Công suất trên trục dẫn P1 = 1,89 kW

 Công suất trên trục dẫn bị dẫn P2 = 1,81 kW

 Số vòng quay trên trục dẫn n1 = 63,66 v/ph, bị dẫn n2 = 25,47 v/ph

 Tỉ số truyền ubr = 2,5

 Momen xoắn trên trục dẫn T1 = 284104,66 Nmm, T2 = 678441,93 Nmm

 Thời gian làm việc Lh = 6.180.3.8 = 25920 giờ

 Quay 1 chiều, làm việc 3 ca, tải va đập mạnh

2 Chu kỳ làm việc – hệ số tuổi thọ

 Số chu kỳ làm việc cơ sở:

6 6

7 2

Thỏa điều kiện (6.41) [1]:  Hmin   H  1, 25  Hmin

 Ứng suất uốn cho phép tính theo công thức (6.47) [1]:   OFlim

F

K s

Theo bảng 6.15 [1]/231, do bánh răng không đối xứng các ổ trục nên ba 0,25 0,4  , chọn ba  0,4

theo tiêu chuẩn

0,7

ba bd

u



Theo bảng 6,4 [1]/209, ta nội suy chọn K H 1, 05; K F 1, 09

6 Khoảng cách trục bộ truyền bánh răng được xác định theo công thức (6.90) [1] trang 242:

 

1

3 3

Khi HB < 350 HB, thì modun răng mn  (0,01 0,02)  aw  1,95 3,9(  mm )

 Theo tiêu chuẩn, ta chọn m = 3 mm

10 Kiểm nghiệm theo độ bền tiếp xúc

Dựa vào các công thức (6.87), (6.88) [1] trang 241 ta có:

1/2

275

M

R    m, do đó Z R 0,95; với Kl – hệ số xét đến ảnh hưởng điều kiện bôi trơn, chọn Kl = 1; KxH

– hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước răng, với da  700 mm, KxH = 1,02, do đó:

11 Kiểm nghiệm theo độ bền uốn

 Xác định chính xác ứng suất uốn cho phép theo công thức (6.52) [1]:



 Hệ số xét đến ảnh hưởng của trùng khớp ngang: Y  1/   1/1,702 0,588 

 Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc nghiêng răng đến độ bền uốn

Chiều sâu ngâm dầu (0, 752)h và không nhỏ hơn 10 mm

Với h  2, 25 m  2, 25.6,3 14,175(  mm ) là chiều cao răng của bánh vít

Khoảng cách giữa mức dầu thấp nhất và cao nhất hm a x  hm in  (1 0  1 5 ) m m

Điều kiện bôi trơn với h  10 mm

4 4 2

21

d ra

PHẦN 4: THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN THEN

A THÔNG SỐ KỸ THUẬT

1 TRỤC 1

Công suất trên trục P1 = 2,38 kW

Moment xoắn trên trục T1 = 17844,13 Nmm

Số vòng quay trên trục n1 = 1273,22 vòng/phút

Thời gian làm việc Lh = 25920 giờ

Quay 1 chiều, làm việc 3 ca, tải va đập nhẹ

2 TRỤC 2

Công suất trên trục P2 = 1,89 kW

Moment xoắn trên trục T2 = 284125,29 Nmm

Số vòng quay trên trục n2 = 63,66 vòng/phút

3 TRỤC 3

Công suất trên trục P3 = 1,81 kW

Moment xoắn trên trục T3 = 678446,04 Nmm

Số vòng quay trên trục n3 = 25,46 vòng/phút

B TÍNH TOÁN

I Chọn vật liệu

1 TRỤC 1

Chọn thép C45 có b  600 MPa, ch 340 MPa và  F1  50 MPa

Và chọn ứng suất xoắn cho phép     20MPa

2 TRỤC 2

Chọn thép C45 có b  600 MPa, ch 340 MPa và  F1  50 MPa

Và chọn ứng suất xoắn cho phép     20MPa

3 TRỤC 3

Chọn thép C45 có b  600 MPa, ch 340 MPa và  F1  50 MPa

Và chọn ứng suất xoắn cho phép     15MPa

II Tính sơ bộ đường kính trục theo moment xoắn

T

d



2 TRỤC 2

a) Phát thảo sơ đồ trục

 Chọn chiều dài mayo bánh răng trụ răng nghiêng l2 = 100 mm

 Chọn chiều dài mayo bánh vít l3 = 70 mm

 Tra bảng 10.2 [1] chọn các khoảng cách dọc trục theo moment xoắn T: w = 60 mm, x = 15 mm

 l = l2 + l3 + 3x + w = 100 + 70 + 45 + 60 = 275 mm

Chọn chiều dài mayo bánh răng trụ răng nghiêng l2 = 100 mm

Tra bảng 10.2 [1] chọn các khoảng cách dọc trục theo moment xoắn T: f = 110, w = 60, x = 15, l = 275 (bằng khoảng cách 2 gối đỡ của trục 2)

Chọn hệ số làm việc cho bộ phận công tác băng tải: K = 1.5 (tra bảng 14.1 [1])

Moment xoắn tính toán tính theo công thức 14.1 [1]

04 5

tk o

d) Vẽ biểu đồ nội lực

Biểu đồ moment uốn Mx, My, moment xoắn T Đơn vị Nmm

IV Tính moment tương đương, đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm, và chọn then

1 TRỤC 1

Từ biểu đồ moment ta thấy tiết diện nguy hiểm là mặt cắt tại C

 Moment tương đương

 Ứng suất cắt cho phép   C  60 MPa tải va đập nhẹ

 Ứng suất dập cho phép   d  100 MPa va đập nhẹ

Tra bảng 9.1a [3]:

Chọn then bằng tại vị trí lắp bánh đai (TCVN 2261 – 77)

 Chiều dài mayo bánh đai: l m  (1 , 2 1 , 5 )d  ( 4 2  5 2 , 5 )m m  4 5m m

 Chiều dài l của then là: l  (0,8 0,9)  lm 40 mm

 Chiều dài làm việc của then l1   l b 40 10 30   mm

 Kiểm tra ứng suất cắt:

Từ biểu đồ moment ta thấy tiết diện nguy hiểm là mặt cắt tại B

 Moment tương đương

 

3

1

42, 91 mm0,1

 Ứng suất cắt cho phép   C  60 MPa tải va đập nhẹ

 Ứng suất dập cho phép   d  100 MPa va đập nhẹ

Tra bảng 9.1b [3]:

Chọn then bằng cao tại vị trí lắp bánh răng và bánh vít (TCVN 4218 - 86)

 Kiểm tra tại vị trí lắp bánh vít (bề rộng bánh vít nhỏ hơn bánh răng):

l  63 mm (chiều dài mayo bánh vít = 70 mm), l  90 mm (chiều dài bánh răng trụ răng nghiêng 100 mm)

 Sử dụng 2 then 2 đầu tròn đặt cách nhau 180o tại vị trí lắp bánh vít Mỗi then chịu 0,75T

 Chiều dài làm việc của then l1   l b 63 14 49   mm

 Kiểm tra ứng suất cắt:

3 TRỤC 3

Từ biểu đồ moment ta thấy tiết diện nguy hiểm là mặt cắt tại C

 Moment tương đương

Chọn vật liệu then bằng là thép 45 có:

 Ứng suất cắt cho phép   C  60 MPa tải va đập nhẹ

 Ứng suất dập cho phép   d  100 MPa va đập nhẹ

 Sử dụng 2 then 2 đầu tròn đặt cách nhau 180o, lúc đó mỗi then chịu 0,75T

 Chiều dài làm việc của then l1   l b 90 18 72   mm

 Kiểm tra ứng suất cắt:

 Sử dụng 2 then đặt cách nhau 180o, lúc đó mỗi then chịu 0,75T

 Chiều dài làm việc của then l1   l b 140 14 126   mm

 Kiểm tra ứng suất cắt:

Tại tiết diện 1 – 3 (tại C)

 Hệ số an toàn về mõi chỉ xét đến ứng suất pháp (thay đổi theo chu kỳ đối xứng):

44,56 1.4, 03

MPa MPa

 Không có rãnh then nên không có tập trung ứng suất: K K  1

 Hệ số kích thước:   0, 78;   0, 74 tra bảng 10.3 [1] với d13 = 63 mm

 Hệ số tăng bền bề mặt  0, 88tra hình 2.7 [1] (trục được đánh bóng thô hay mài tinh)

 Hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình:  0,05,  0 (hình 2.9 [1])

 Ứng suất pháp trung bình: m 0

 Ứng suất tiếp trung bình cực đại: m max/ 2 0,18  MPa

 Ứng suất pháp biên độ: a  max 4,03 MPa

 Ứng suất tiếp biên độ a max/ 2 0,18  MPa

Các tiết diện còn lại

Tại tiết diện 2 – 2 (tại B)

 Hệ số an toàn về mõi chỉ xét đến ứng suất pháp (thay đổi theo chu kỳ đối xứng)

3,8

1, 75.49,55

0 0,84.1,5

0 0,78.1,5

MPa MPa

 Do có tập trung ứng suất vì có rãnh then, tra bảng 10.8 [1]: K  1,75; K  1,5

 Hệ số kích thước:   0,84,   0,78tra bảng 10.3 [1] với d22 50 mm

 Hệ số tăng bền bề mặt  1, 5 tra hình 2.7 [1] (trục được thấm cacbon)

 Hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình:   0,05,   0 (hình 2.9 [1])

Khi trục có 2 then, tra công thức (10.26) [1]:

 Ứng suất tiếp trung bình cực đại: m max/ 2 6,79  MPa

 Ứng suất pháp biên độ: a  max  49,55 MPa

 Ứng suất tiếp biên độ: a  max/ 2 6,79  MPa

Các tiết diện còn lại

Tại tiết diện 3 – 3(tại C)

 Hệ số an toàn về mõi chỉ xét đến ứng suất pháp (thay đổi theo chu kỳ đối xứng)

4,89

1, 75.37,11

0 0,81.1,5

1 132

15, 49 1,5.9,72

MPa MPa

 Do có tập trung ứng suất vì có rãnh then, tra bảng 10.8 [1]: K  1,75; K  1,5

 Hệ số kích thước:   0,81;   0,76, tra bảng 10.3 [1] với d33 60 mm

 Hệ số tăng bền bề mặt:  1, 5tra hình 2.7 [1] (trục được thấm cacbon)

 Hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình:  0,05,   0 (hình 2.9 [1])

Khi trục có 2 then, tra công thức (10.26) [1]

 Ứng suất tiếp trung bình cực đại: m max/ 2 9,72  MPa

 Ứng suất pháp biên độ: a  max  37,11 MPa

 Ứng suất tiếp biên độ: a  max/ 2 9,72  MPa

Các tiết diện còn lại

3 – 3 60 508586,6 678446 1,75 37,47 1,5 19,43 4,89 15,49 4,66

PHẦN 5: CHỌN Ổ LĂN

A TRỤC 1

I Thông số kỹ thuật:

Công suất trên trục P1 = 2,38 kW

Moment xoắn trên trục T1 = 17844,13 Nmm

Số vòng quay trên trục n1 = 1273,22 vòng/phút

Thời gian làm việc Lh = 25920 giờ

Quay 1 chiều, làm việc 3 ca, tải va đập nhẹ

II Sơ đồ tính toán

a A

Lực hướng tâm tác dụng lên mỗi ổ: 0,6 RA 0,6.514,19 308,51  N

Tổng lực dọc trục tác dụng vào ổ đỡ chặn tính theo công thức (11.15a) [2]

i i i

m

i i

T t T

i i i

m

i i

T t T

r1

mm

α (0)

Hệ số Xo = 0,6; Y0 = 0,866 tra bảng 11.6 [1] đối với ổ đũa côn

Vậy Qomax 2177,46  N C  o 40,3 kN Vậy ổ đủ bền tĩnh

B TRỤC 2

I Thông số kỹ thuật

Công suất trên trục P2 = 1,89 kW

Moment xoắn trên trục T2 = 284125,29 Nmm

Số vòng quay trên trục n2 = 63,66 vòng/phút

Thời gian làm việc Lh = 25920 giờ

Quay 1 chiều, làm việc 3 ca, tải va đập nhẹ

II Sơ đồ tính toán

Bậc đường cong mỏi m = 3 đối với ổ bi đỡ chặn

Do tải trọng thay đổi theo bậc nên

i i i

m

i i

T t T

Hệ số Xo = 0,5; Yo = 0,37 tra bảng 11.6 [1] đối với ổ bi đỡ chặn

Vậy Qomax 3286,49  N C  o Vậy ổ đủ bền tĩnh

C TRỤC 3

I Thông số kỹ thuật

Công suất trên trục P3 = 1,81 kW

Moment xoắn trên trục T3 = 678446,04 Nmm

a A