Đồ án chi tiết máy

đồ án chi tiết máy thiet ke hop giam tốc bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng và bộ truyền bánh vít trục vít(bản vẽ kèm theo)

Trong đó: Pct Là công suất cần thiết trên trục động cơ (kW).

Pt Là công suất tính toán trên máy trục công tác (kW)

 Là hiệu suất truyền động

- Hiệu suất truyền động:  = ol4 br đ tv kn …

Trong đó:

ol = 0,995 : Là hiệu suất một cặp ổ lăn

br = 0,97 : Hiệu suất của một bộ truyền bánh răng

đ = 0,95 : Hiệu suất của bộ truyền đai tv = 0,75 : Hiệu suất bộ truyền trục vít

kn = 1 : Hiệu suất của nối trục

Thay số:  = 0,9954 0,97 0,95 0,75 1 = 0,677 (1)

- Tính pt : Pt = 4 , 8

1000

6 , 0 8000 1000

.





V F

- Bộ truyền đai thang : iđ = 2

- Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

- Kiểu động cơ : A02 - 51 – 4

- Công suất động cơ : 7,5 (Kw)

- Vận tốc quay: 1460 (v/p)

II Xác định tỷ số truyền động Ut của toàn hệ thống và phân phối tỷ số truyềncho từng bộ phận của hệ thống dẫn động,lập bảng công suất,momen xoắn,sốvòng quay trên các trục

- Xác định tỷ số truyền u t của hệ thống dẫn động

ut =

lv

dc n n

Trong đó: ndc Là số vòng quay của động cơ

nlv Là số vòng quay của trục băng tải

Mà Uh=U1.U2 trong đó : u1 - tỉ số truyền bộ truyền cấp nhanh

48 , 25 2

u

d

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

Dựa vào Pct và sơ đồ hệ thống dẫn động, có thể tính được công suất, mômen

và số vòng quay trên các trục, phục vụ các bước tính toán thiết kế các bộ truyền,trục và ổ

Ta có : Pct = 7,09 (kW)

nđc = 1460 (vòng/phút)

Tính toán đối với trục 1 ta được :

70 , 6 10 55 , 9

10 55 ,

73

5 10 55 , 9

10 55 ,

48 , 57

8 , 4 10 55 , 9

10 55 ,

trong đó : Pct - công suất cần thiết trên trục động cơ

uđ - tỉ số truyền của bộ truyền đai

u1, u2 - tỉ số truyền cấp nhanh và cấp chậm trong hộp giảm tốc hai cấp

Kết quả tính toán được ghi thành bảng như sau :

B NG 1 : CÔNG SU T - T S TRUY N - S VÒNG QUAY - MÔMENẢNG 1 : CÔNG SUẤT - TỈ SỐ TRUYỀN - SỐ VÒNG QUAY - MÔMEN ẤT - TỈ SỐ TRUYỀN - SỐ VÒNG QUAY - MÔMEN Ỉ SỐ TRUYỀN - SỐ VÒNG QUAY - MÔMEN Ố TRUYỀN - SỐ VÒNG QUAY - MÔMEN ỀN - SỐ VÒNG QUAY - MÔMEN Ố TRUYỀN - SỐ VÒNG QUAY - MÔMEN

Phần 2 : THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

Truyền động đai được dùng để truyền chuyển động và mômen xoắn giữa cáctrục xa nhau Đai được mắc lên hai bánh với lực căng ban đầu Fo, nhờ đó có thểtạo ra lực ma sát trên bề mặt tiếp xúc giữa đai và bánh đai và nhờ lực ma sát màtải trọng được truyền đi

Thiết kế truyền đai gồm các bước :

- Chọn loại đai, tiết diện đai

- Xác định các kích thước và thông số bộ truyền

- Xác định các thông số của đai theo chỉ tiêu về khả năng kéo của đai và vềtuổi thọ

- Xác định lực căng đai và lực tác dụng lên trục

Theo hình dạng tiết diện đai, phân ra : đai dẹt (tiết diện chữ nhật), đai hìnhthang (đai hình chêm), đai nhiều chêm (đai hình lược) và đai răng.

1 Chọn loại đai và tiết diện đai.

Ở đây ta chọn loại đai vải cao su vì đai vải cao su gồm nhiều lớp vải và cao

su có độ bền mòn cao, đàn hồi tốt, ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của nhiệt độ

và độ ẩm và thường được sử dụng rộng rãi

Dựa theo đặc điểm công suất của cơ cấu, Pct = 7,09 (KW) < 7,5 (KW), nêntra bảng 5-11 Trang 92 Sách TK CTM ta chọn loại đai có hình thang thường B: Các thông số của đai thường loại B:

bt = 14 (mm), b = 17 (mm), h = 10,5 (mm), yo = 4,1 (mm)

b b

1100

1300

Vận tốc 9 , 55

60000

730 250 14 , 3 60000

1 1

730

1 2

m tt

u

n

c; Khoảng cách trục A và chiều dài đai L

- Chiều dài tối thiểu của đai

, 2 4

55 , 9







Với Umax = 3 5 Chọn Umax = 4

 Tra bảng ta lấy Lmin = 2500 mm

Số vòng chạy của đai trong 1 giây:

66 , 3998

1000 101 , 19

8

) (

8 ) (

2 ) (

.

1 2

2 1 2 1

14 , 3 2500 2 ) 250 500 (

14 , 3 2500

d d d d A

1500 4

) 250 500 ( ) 250 500 ( 2

14 , 3 1500 2 4

) (

) (

2

2 1 2 2

57

1 thoả mãn điều kiện 1 > 120

e; Xác định số đai

Số đai z đợc tính theo công thức:

 p C C t C v C u

P Z

.

P - là công suất trên trục bánh đai chủ động, Pct = 7,09 (KW)

C - là hệ số kể đến ảnh hởng của góc ôm 1, tra bảng 5-18 trang 95 sách

.

09 , 7

3,36 Lấy Z = 4

f; Xỏc định chiều rộng và đường kớnh đai

- Chiều rộng đai

mm S

t z

b (  1 )  2  ( 4  1 ) 20  2 12 , 5  85

Trong đú: S = 12,5 , t = 20 (Tra bảng 10-3 Trang 257 Sỏch TK CTM)

- Đường Kớnh ngoài của bỏnh đai

2

170 765 3 2

Phần 3 : Thiết Kế các bộ truyền bờn trong hộp giảm tốc

Theo đầu đề thiết kế thì hộp giảm tốc là loại trục vít - bánh răng Loại hộp giảmtốc này đợc sử dụng khi tỷ số truyền u = 50 130 đặc biệt có thể lên đến u = 480

So với hộp giảm tốc bánh răng - trục vít, hộp giảm tốc trục vít bánh răng có u

điểm :

- Hiệu suất cao hơn

- Kích thớc bánh vít nhỏ hơn ( bộ truyền trục vít đặt ở cấp nhanh nên mômenxoắn nhỏ hơn ) do đó tiết kiệm đợc kim loại màu quý hiếm để chế tạo bánh vít Thế nhng bộ truyền bánh răng - trục vít lại có u điểm :

- Khuôn khổ kích thớc hộp gọn hơn

- Vận tốc trợt nhỏ hơn do đó có thể dùng động cơ quay nhanh hơn để dẫn độnghộp giảm tốc, đồng thời có thể dùng đồng thanh không thiếc rẻ hơn để chế tạo bánhvít

I, Thiết kế bộ truyền Trục vít - bánh vít (bộ truyền cấp nhanh):

1 Chọn vật liệu chế tạo trục vít - bánh vít

Vì trong bộ truyền trục vít xuất hiện vận tốc trợc lớn và điều kiện hình thànhmàng dầu bôi trơn ma sát ớt không đợc thuận lợi nên cần phối hợp vật liệu trụcvít và bánh vít sao cho cặp vật liệu này có hệ số ma sát thấp, bền mòn và giảmbớt nguy hiểm về dính Mặt khác do tỷ số truyền U lớn, tần số chịu tải của trụcvít lớn nhiều so với bánh vít, do đó vật liệu trục vít phải có cơ tính cao hơn so vớivật liệu bánh vít

Vì lực kéo lớn nhất trên băng tải cho F=8000N nên tải trọng chỉ là tải trọngtrung bình vì vậy ta chọn vật liệu trục vít là thép 45 đợc tôi bề mặt hoặc tôi thểtích đạt độ rắn HRC= 45

Để chọn vật liệu bánh vít ta dựa vào vận tốc trợt , vận tốc trợt đợc chọn theocông thức gần đúng sau:

1

10 8 ,

Trong đó: Vt- Vận tốc trợt

nI- Số vòng quay của trục vít

PI- Công suất của trục vít

U1- Tỷ số truyền của trục vít

 Vt= 8,8.10-3.3 6 , 7 10 730 2 = 2,89 [m/s]

Với Vt = 2, 89 m/s < 5 m/s ta chọn vật liệu bánh vít là đồng thanh không thiếc.Vật liệu làm truc vớt là thộp 45 tụi bề mặt, đạt dộ rắn HRC = 45

2 xác định ứng suất tiếp xúc mỏi cho phép

Vì bánh vít làm bằng đồng thanh không thiếc có cơ tính thấp hơn nhiều sovới trục vít làm bằng thép 45 nên khi thiết kế chỉ cần xác định ứng xuất tiếp xúccho phép và ứng xuất uốn cho phép đối với vật liệu bánh vít, với bánh vít làmbằng đồng thanh nhôn sắt dạng hỏng về dính là nguy hiểm hơn cả, do đó ứngsuất tiếp xúc cho phép xác định từ điều kiện chống dính , nó phụ thuộc vào trị

số vận tốc trợt mà không phụ thuộc vào số chu kỳ chịu tải tức là ứng suất tiếpxúc cho phép trong thờng hợp này xác định từ độ bền tĩnh chứ không phải từ độbền mỏi.

Với Vt= 2,89 m/s tra bảng 4-4 sỏch TK _CTM , ta chọn đợc vật liệu làm bỏnh vớt là đồng thanh nhụm sắt ký hiệu: BpA}K 9 - 4

10 10

9

7 7

/ 5 , 112 49 , 0 250 ]

[

mm N

mm N

Số vũng quay thực tế trong 1 phỳt của bỏnh Vớt:

73 10

730

Sai số về số vòng quay của bánh vít rất nhỏ so với yêu cầu

5 chọn sơ bộ trị số hiệu suất  và hệ số tải trọng K

Với Z1 = 3, Chọn sơ bộ hiệu suất trục vít   0 , 82

Công suất trên bánh vít:

5 , 5 7 , 6 82 , 0 1

6

2 2 2

2

6 3

73

5 , 5 1 , 1 20 250

10 45 , 1

] [

10 45 , 1

Z n m

19100

730 9

19100

1 1

Phù hợp với dự đoán khi chọn bánh vít có Vận tốc trượt Vt = 2 5

Để tính hiệu suất ta tra bảng 4 – 8 trang 74 sách TK CTM dựa vào Vt tachọn được f = 0,028 và 1o36 '





Với Z1 = 3 và q = 8 tra bảng 4-7 trang 74 ta chọn được góc Vít

'' ' 22 33

20o



Hiệu suất tính theo công thức:

92 , 0 ) 29 1 33 20 (

33 20 ).

98 , 0 96 , 0 ( ) (

) 98 , 0 96 , 0

'

'

tg tg

s m n

d

60000

73 30 9 14 , 3 1000 60

. 2 2

Vì tải trọng không thay đổi và từ gt V2 < 2 m/s do đó ta có

K = Ktt.Ktđ = 1.1,1 = 1,1Phù hợp với phần chọn sơ bộ Vì Vt < 2 m/s nên có thể chế tạo bộ truyền có cấpchính xác = 9

8 Kiểm nghiệm ứng suất uốn của răng bánh Vít

Số răng tương đương của bánh Vít:

08 , 38 33 20 cos

12 , 15 73 8 47 , 0 30 9

5 , 5 1 , 1 10 15

.

10

3 6

2 2 3

2 6

u

n q y Z m

P K

- Chiều dài phần có ren trên trục vít:

5 10 55 , 9 2

.

1 1

n d

P M

7 , 6 10 55 , 9

§Ó thuËn tiÖn cho viÖc cung cÊp vËt liÖu ta chän vËt liÖu hai b¸nh lµ nh nhau,v× ë

®©y t¶i träng trung b×nh nªn ta chän vËt liÖu nh sau.( Tra bảng 3.8 trang 40 sách

2 2

4 , 249 5 , 1

5 , 1

mm N K

4 , 206 5 , 1

5 , 1

mm N K

4 Chọn sơ bộ chiều rộng bánh răng

Vì chịu tải trọng trung bình nên ta chọn A  0 , 3

5 Tính khoảng cách trục:

P K u

u

A

A

II tx

2 , 159 48 , 57 3 , 0

5 3 , 1 27 , 1 416

10 05 , 1 ).

1 27 , 1 (

.

10 05 , 1 ).

1 (

2 6 3

. 3 2

160 2 1

2

1 , 1

8 Xác định môdun, số răng và chiều rộng bánh răng

3 150 ).

02 , 0 01 , 0 ( ).

02 , 0 01 , 0

150 21 )

1 (

2

A

Răng

Số răng bánh lớn Z4 = u2.Z3 = 1,27.44 = 55,88 Chọn Z4 = 56 Răng

Chiều rộng bánh răng: b =A.A = 0,3.150 = 45 mm

9 Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng

Hệ số dạng răng của bánh nhỏ y3 = 0,46; hệ số dạng răng của bánh lớn

54 , 1 1 , 1 10 1 , 19

.

54 , 1 10 1 , 19

2 6

3

2 3

6 3

II u

n Z b m y

K

- Ứng suất uốn tại chân răng bánh lớn

517 , 0

46 , 0 07 , 54

4

3 3

4



d d

= 150 mm

- Chiều rộng bánh răng: b = 45 mm

- Đường kính vòng đỉnh răng: de3 = d3 + 2.m = 132 + 2.3 = 138 mm

De4 = d4 + 2.m = 168 + 2.3 = 174 mm

- Đường kính vòng chân răng: di3 =

Di4 =

11 Tính lực tác dụng lên trục

73 132

5 10 55 , 9

Chi tiêu quan trọng nhất đối với phần lớn các trục truyền là độ bền, ngoài ra là

độ cứng và đối với các trục quay nhanh là độ ổn định dao động

I, Chọn vật liệu :

Vì ta cần thiết kế trục trong hộp giảm tốc , chịu tải trọng trung bình ta dùng thép

45 đợc nhiệt luyện bằng tôi cải thiện để chế tạo trục

Cơ tính của thép 45   tx  20  30N/mm2 và c = 110 – 130 N/mm Ta chọn

  tx  30N/mm2 và c = 130 N/mm

II, Tính thiết kế trục :

Tính toán thiết kế trục nhằm xác định đờng kính và chiều dài các đoạn trục đápứng các yêu cầu về độ bền, kết cấu, lắp ghép và công nghệ Muốn vậy cần biết trị

số, phơng, chiều và điểm đặt của tải trọng tác dụng lên trục, khoảng cách giữa cácgối đỡ và từ gối đỡ đến các chi tiết lắp trên trục

1, Tải trọng tác dụng lên trục :

Tải trọng chủ yếu tác dụng lên trục là mômen xoắn và các lực tác dụng khi ănkhớp trong bộ truyền bánh răng, bộ truyền trục vít - bánh vít, lực căng đai, lực căngxích, lực lệch tâm do sự không đồng trục khi lắp hai nửa khớp nối Trọng lợng củabản thân trục và trọng lợng các chi tiết lắp trên trục chỉ đợc tính ở cơ cấu tải nặng,còn lực ma sát trong các ổ đợc bỏ qua

Sơ đồ động biểu diễn tải trọng tác dụng lên trục trong hộp giảm tốc :

Trong đó :

P - Cụng suất truyền( ta lấy ở phần trên )

C - hệ số tớnh toỏnTrục I : dI = 130 3

730

7 ,

Lấy dI = 30 mm

48 , 57

8 , 4

Lấy dIII =60 mm Chiều dài trục cũng nh khoảng cách giữa các gối đỡ và các điểm đặt lực phụthuộc vào sơ đồ động, chiều dài mayơ của các chi tiết máy quay, chiều rộng ổ, khe

Trục III có dIII = 60 mm ; b03 = 31 mm

Để chuẩn bị cho cỏc bước tớnh gần đỳng trong 3 trị số dI, dII, dIII ở trờn ta cú thểlấy trị số dII = 55 mm và chọn ổ bi đở cở trung bỡnh B = 29 mm

3, Tớnh gần đỳng trục:

- để tớnh cỏc kớch thước chiều dài của trục ta phải dựa vào bảng 7-1 Sỏch TKCTM ta chọn:

- khoảng cỏch từ mặt cạnh chi tiết quay đến thành trong của hộp a = 10 mm

- Chiều rộng bỏnh răng trụ răng thẳng b =45 mm, Chiều rộng bỏnh vớt B = 67,5mm

- Khoảng cỏnh giửa cỏc chi tiết quay c = 10 mm

- Khe hở giữa bỏnh răng và thành trong của hộp   1 , 2 8  9 , 6 chọn   10mm

- Khoảng cỏch từ cạnh ổ đến thành trong của hộp l2 = 12 mm

- Chiều cao của nắp và đầu bu long l3 =15 mm

- Khoảng cỏch từ nắp ổ đến mặt cạnh của chi tiết quay ngoài hộp l4 = 10 mm

- Khoảng cỏch giửa gối đỡ trục và điểm đặt lực của bỏnh đai:

L1 = crbđ2 +l3+l4+b 77mm

2

29 10 15 2

85 2 2

0 3 4

29 2

h

h R h P

5 , 106 5 , 106

82 2260 5

, 106 1817

.

3 2

1 2

h

h P

5 , 106 5 , 106

5 , 106 7 , 3544

3 2

2 1

h

h P h h h R

5 , 106 5 , 106

5 , 106 1817 )

5 , 106 5 , 106 82 ( 2260 )

(

3 2

3 1 3 2 1

h

h P

5 , 106 5 , 106

5 , 106 7 , 3544

3 2

3 1

Moment Xoắn Mz:

) / ( 7 , 96415 730

7 , 6 1 , 1 10 55 , 9

10 55 ,

1 1

6

mm N n

N K

- Tính moment uốn tại những tiết diện có mặt cắt nguy hiểm:

Tại tiết diện 2 - 2: 2 2

2 ,

, 96415 75 , 0 188750 2

, 189410

75 ,

2 , 267400

1 ,

3 2

Chọn d2-2 = 40 mmTại tiết diện 1 - 1 :

1

3 1

d = 30mm Trục vít sẽ liền với trục

Biễu đồ moment trục I:

Pr1 P1 Pa1

Biểu đồ mô men trên trục I

- Lực hướng tâm của bánh vít : Pr2 = 3544,7 N

29 2

5 , 67 2 2

.

3 5 4 3

2 2 4

h h

d P h h P

d P h

P

6 , 9 2 , 66 2 , 70

0 ) 2 , 66 2 , 70 ( 2 , 3607 2

90 1817 2

, 70 9739 2

) (

2

6 5 4

3 3 5 4 3

2 2 4

h h

h h P h P

6 , 9 2 , 66 2 , 70

4 , 136 7 , 9910 2

, 70 7 , 3544 (

.

6 5 4

) 5 4 3 4 2

  ( )

2 2

.

2 5 6 2

h h

h P

d P h h P

d

P

6 , 9 2 , 66 2 , 70

6 , 9 2 , 3607 0

) 2 , 66 6 , 9 ( 9739 2

90 1817

2 ) (

2

.

6 5 4

6 3

3 3 5 6 2

2 2

h h

h h P h P

6 , 9 2 , 66 2 , 70

8 , 75 7 , 3544 6

, 9 7 , 9910 (

.

6 5 4

) 5 6 2 6 3

5 1 , 1 10 55 , 9

10 55 ,

2 2

6

mm N n

N K

- Tính moment uốn tại những tiết diện có mặt cắt nguy hiểm:

Tại tiết diện 3 – 3: 2 2

, 174938 7

4 , 766640

1 ,

3 3

 

Chọn d3-3 = 55 mmTại tiết diện 4 – 4 :

199824

1 ,

3 4

Chọn d4-4 = 60 mm

Do trên trục đó có rãnh then, vì vậy chọn d3-3 = 55 mm, d4-4 =60 mm, đường kính ổ

bi trục là d = 50 mm

Biểu đồ moment trục II:

410951,7

496248 174938,4

 Trục III: Hệ lực tác dụng lên trục:

29 2

4 4 ) 8

2 (

M EY   F   a  r



N h

h

d P h

P

75 , 75 25 , 70

0 75 , 75 2 , 3607 2

.

8 7

4 4 7 4

h

h P

75 , 75 25 , 70

75 , 75 7 , 9910

8 7

7 4

4 4 ) 8

2 (

M FY    E   a  r



N h

h

d P h P

75 , 75 25 , 70

0 75 , 70 2 , 3607 2

.

8 7

4 4 8 4

h

h P

75 , 75 25 , 70

25 , 70 2 , 3607

8 7

8 4

) / 3 , 877244 48

, 57

8 , 4 1 , 1 10 55 , 9

10 55 ,

3 3

6

mm N n

N K

- Tính moment uốn tại những tiết diện có mặt cắt nguy hiểm:

Tại tiết diện 5 – 5: 2 2

, 389506 7

3 , 863810

1 ,

3 5

Chọn d5-5 = 60 mm

Do trên trục đó có rãnh then, vì vậy chọn d5-5 =60 mm, đường kính ổ lăn là d = 55mm

Biểu đồ moment trục III:

Biểu đồ mô men trên trục III

Mối ghép then và then hoa đợc dùng để truyền mômen xoắn từ trục đến các chitiết lắp trên trục hoặc ngợc lại

Mối ghép then đơn giản về chế tạo và lắp ghép nên đợc dùng rộng rãi, và then

đ-ợc dùng nhiều nhất là then bằng So với mối ghép then, mối ghép then hoa đảmbảo cho các chi tiết lắp trên trục có độ đồng tâm tốt hơn, khả năng tải và độ tin cậylàm việc cao hơn, nhất là khi mối ghép chịu tải trọng thay đổi và tải trọng va đập Trong quá trình làm việc, mối ghép then và then hoa có thể bị hỏng do dập bềmặt làm việc, ngoài ra then có thể bị hỏng do bị cắt , mối ghép then hoa có thểhỏng do bị mòn bề mặt làm việc

Ta chủ yếu chọn then bằng để lắp ghép vì then bằng đã đợc tiêu chuẩn hoá, ta chỉviệc chọn then theo đờng kính trục Sau đó kiểm tra điều kiện bền dập và điều kiệnbền cắt của then

Chọn then :

 Trục I: Được chế tạo gắn liền với trục nờn khụng dung then

 Trục II: d3-3 = 55 mm

Tra bảng 7-23 sỏch TK CTM ta chọn then cú: b = 16, h = 10, t = 5, k = 6,2

- Chiều dài mayơ: lm = 1,4.55 = 77 mm

- Chiều dài then: L = 0,8.lm = 0,8.77 = 61,6 mm

Kiểm nghiệm về sức bền dập theo CT 7-11 Sỏch TK CTM

 d

Z b

L k d

M



.

2

5 , 719520

2 2

- Chiều dài may ơ: L m  1 , 4 60  84 (mm)

- Chiều dài then: L 0 , 8 84  67 , 2 (mm)

Kiểm nghiệm về sức bền dập theo CT 7-11 TK CTM