Thiết kế môn học chi tiết máy

bao gồm bản thuyết minh và bản vẽ lắp hộp giảm tốc trong bài thiết kế môn học chi tiết máy

Trang 1

ThiÕt kÕ m«n häc Chi tiÕt m¸y

I – TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC

1 - Xác định công suất động cơ

Do tải trọng thay đổi nên ta có công suất tính toán Pt

2

2 2 1

2

1

i i

t

t P t P

i i

i

i i

t

t P

1 2  2 = 1,24 (KW)Hiệu suất của cơ cấu  : =  br  tv  ol4  2k

Ta có : V= 4

10 6

.d n lv

6 4

325

6 , 0 10

6 4

 = 35,26 (v/ph)

Do cơ cấu không có bộ truyền ngoài nên : Ut = Uh

Với Uh là tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng trục vít  Uh = Ubr Utv

Theo bảng 2.4 ta chọn được : Utv = 10  40

ta chọn nsb của động cơ là 3000 (v/ph)

Dựa vào bảng P1.1 , chọn động cơ điện K112M2 có:

Trang 2

+ Tra bảng P1.4 đường kính của động cơ là d=28mm

2 - Phân phối tỉ số truyền

2.U12 (U1+1) - C32 3

 32. Uh = 0 Với :

U1 là tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng

 là hiệu suất của bộ truyền trục vít = 0,8

C = C2   2 = 0,9 đối vói bánh răng thẳng

 Ubr = 2,583

Tỉ số truyền của bộ truyền trục vít – bánh vít là : Utv= Uh/Ubr = 81,96/2,583 = 31,73

Chọn Utv = 32

Tinh lại có Ubr =2,56

3 - Tính toán công suất- số vòng quay – momen xoắn trên các trục

Trang 3

78 , 1 10 55 , 9 10

41 , 1 10 55 , 9 10

Công suất

P (Kw)

Momen xoắnT( Nmm)

26 , 35 261 ,

II – THIấ́T Kấ́ CHI TIấ́T MÁY

A-TÍNH TOÁN Bệ̃ TRUYỀN

1 Bụ̣ truyờ̀n bánh răng trụ răng thẳng

1.1 – Chọn vọ̃t liợ̀u

Bánh răng nhỏ (1).

+ Chọn vật liệu chế tạo cho bánh răng

- Theo bảng 6.1 [I] / (92) do không có yêu cầu gì đặc biệt nên ta chọn bánh răng nhỏ đợc chế tạo bằng thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn:

Trang 4

HB =241285

MPa 580 σ

MPa 850 σ

SH,SF: Hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc, uốn

KFC: Hệ số kể đến ảnh hởng của việc đặt tải

Khi thiết kế sơ bộ ta lấy 



 1 1

xF S R

xH V R

K Y Y

K Z Z

Công thức (2.1) sẽ là:

H

o H

Tra bảng 6.2 Trị số của H0lim và 0Flim ứng với số chu kì cơ sở ta chọn :

ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu kì cơ sở : H0lim= 2HB + 70

hệ số an toàn khi tính về tiếp xúc : S H = 1,1

ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở : F0lim= 1,8HB

hệ số an toàn khi tính về uốn : S F = 1,75

chọn độ rắn bánh răng nhỏ : HB1 = 245

chọn độ rắn bánh răng lớn : HB2 = 230

Trang 5

2 max

C = 1 ; số ăn khớp trong một vòng quay

Ti, ni, ti lần lượt là momen xoắn , số vòng quay và thời gian làm việc ở chếđộ thứ I của bánh răng đang xét

Tổng thời gian làm việc của bộ truyền trong 5 năm là:

t1 3 2

1 = 60.1.2890.12000.(1.5+0,73.3)/8 = 156,814.107

NHE2> NHO2 nên KHL2= 1

Ứng suất tiếp xúc cho phép được xác định sơ bộ: [H] =

H

HL H

S

K

0 lim

 [H]1 = 560.1/1,1 = 509,1 Mpa

[H]2= 530.1/1,1 = 481,82 Mpa

Vì bộ truyền là bánh răng thẳng nên :

[H] = min([H]1,[H]2 )=[H]2=481,82 Mpa

+ Số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương NFE

Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn NFO= 4.106

Trang 6

t1 6 2

1 = 60.1.2890.12000.(1.5+0,76.3)/8 = 139,23.107

0183 , 1 3 ,

Quy tròn ta lấy aw = 63 (mm)  bw = aw ba= 18,9 (mm)

Với bw là chiờ̀u rụ̣ng vành răng

Đường kính vòng lăn bánh răng nhỏ là:

dw1= 2 aw /(u+1)= 2.63/(2,56+1) = 35,4 (mm)

1- 4.Xác định các thông số ăn khớp.

a xác định mô đun (m).

Ta có m = (0,010,02 ) aw =(0,010,02 ) 63 = 0,63  1,26

Trang 7

Tra theo d·y tiªu chuÈn 6.8 ta chän m=1,25 (mm).

4 , 0 1000

1000

mm Z

y t

Và ở bánh 2 có x2 = xt -x1=0,522-0,173=0,349 (mm)

63 2

20 cos 25 , 1 ).

28 72 ( 2

cos



1-5 Kiểm nghiệm răng

a.Độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng phải thỏa mãn

w w

H H

M H

d U b

U k T Z Z

1

) 1 (

2

522 , 0

Trang 8

Với 0 , 872

3

72 , 1 4 72

, 1 cos ) 1 1 ( 2 , 3 88

,

1

2 1

+ K H là hệ số quá tải khi tính vể tiếp xúc

K K T

d b V K

2

1

H

H   0. với 5 , 35 ( / )

10 6

.

4 1

* theo bảng 6.13 có cấp chính xác là cấp 8 nên:

H tra bảng 6.15 thì H = 0,006

g0 tra bảng 6.16 , do bánh răng có cấp chính xác là 8 ,

m = 1,25 < 3,5 nên g0= 56

56 , 2

63 35 , 5 56 006 ,

V H   < VHmax = 380 (m/s) ( theo bảng 6.17 )

1 0183 , 1 4 , 6060 2

4 , 35 9 , 18 92 , 8

4 35 ( 56 , 2 9 , 18

) 1 56 , 2 (

51 , 1 3 , 6113 2 872 , 0 71 , 1

 

Có [ H]  481 , 82 (MPa)  H  425 , 4 (MPa) thỏa mãn

b.Kiểm tra về độ bền uốn

 Bánh răng 1

.

2

1 1

w w

F F

Y Y Y K T



581 , 0 72 , 1

K K T

d b V K

2

1

F

F   0.

Trang 9

Tra bảng 6.15 có : F  0 , 016 ;g0  56 ;V  5 , 35  V F  23 , 78 (m/s)  24 (m/s)

Có VF <VFmax = 380 (m/s) tra bảng 6.17

1 0466 , 1 3 , 6113 2

4 , 35 9 , 18 24

( 1 , 74 25

, 1 4 , 35 9 , 18

71 , 3 1 581 , 0 35 , 2 3 , 6113

2

.

F

F F

( 3 , 70 71

, 3

52 , 3 1

Như vậy, điều kiện về uốn trên 2 bánh đều thỏa mãn

C Kiểm tra răng về quá tải

Đề phòng biến dạng dư hoặc gãy dòn lớp bề mặt , ứng suất tiếp xúc cực đại Hmax

không được vượt quá 1 giá trị cho phép

 maxmax H. qt H

H  K 

  1260 ( ) );

max

) ( 570 4 , 1 82 , 481

4 , 1

H H

qt

MPa T

max

2

max 1 1

F

F qt F

max 2 2

MPa MPa

F F

1

max 2 max

2

) (

74 , 103 4

, 1 1 , 74

) (

42 , 98 4 , 1 3 , 70

F F

MPa MPa



Vậy đều thỏa mãn điều kiện bền về quá tải

1.6 Các lực trong bộ truyền bánh răng

4 , 35

3 , 6113 2 2

1

1 2

d

T F

F

w t

Lực hướng tâm : 345 , 4 21 , 21 0 134 ( )

1 2

Trang 10

Lực dọc trục : F a1F a2  0

1.7 Bảng thống kê bộ truyền

2-

Truyền động trục vít

mm d

w

6 , 90

4 , 35

mm d

a

07 , 93

63 , 37

2

` 1



mm d

f

75 , 87

31 , 32

mm d

b

46 , 88

89 , 32

2

1



mm x

mm

x x

349 , 0

173 , 0

2 



Trang 11

2.1 – Chọn vật liệu

Vận tốc trượt sơ bộ Theo 7.1

) / (

381891

T  Momem xoắn trên trục bánh vít

) / ( 69 , 3 7 , 381891

91 1128 10

Áp dụng đúc ly tâm b  600 (MPa); ch  200 (MPa) Theo bảng 7.1

Tải trọng trung bình nên chọn vật liệu làm trục vít là thép C45, tôi bề mặt đạt độ rắnHRC = 45

2.2- Xác định ứng suất cho phép

a.Úng suất tiếp xúc cho phép

) / (

69

,

3 m s

V sb  , tra bảng 7.2 ta có H 206 , 2 (MPa)

b.Úng suất uốn cho phép

F  F0.K FL

F0 - Úng suất uốn cho phép ứng với 106 chu kỳ , phụ thuộc vào số chiều

quay.VÌ trục vít được tôi o, bộ truyền quay 1 chiều nên :

N

K 

Với

6 9

9 2

1

9

max 3 3 2

1 3

3 9

max 3 3

10 25 , 16 8

3 7 , 0 8

5 1 12000 261 , 35 60

.

60

.

i

i i

i FE

t

t T

T t

n

t n T

T N

Úng suất quá tải

Vì bánh vít làm đồng thanh không thiếc nên :

 

  0 , 8 0 , 8 200 160 ( )

) ( 400 200 2

ch H

2.3-Tính toán truyền động trục vít về độ bền

a.Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền

- khoảng cách trục a w

3 3 1

5 10 5 ,



Trang 12

 

2

2 2

.

170 )

(

q

K T Z

+ T 3 381891 , 7 (Nmm) là mô mem xoắn trên trục bánh vít

+ K H  1 , 15 hệ số tải trọng

16

15 , 1 7 , 381891 2

, 206 64

170 )

16 64

Theo tiêu chuẩn SEV 229-75 phần 6.3.2 ta chọn a w 125 mm( )

- Tính modun trục vít

) ( 125 , 3 16 64

125 2

2

mm q

Dựa vào dãy tiêu chuẩn bảng 7.3 chọn m = 3,15 (mm)

- hệ số dịch chỉnh

) ( 317 , 0 ) (

Ta thấy :  0 , 7 x  0 , 317  0 , 7 (mm)  thỏa mãn

b.Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc

- Úng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt răng bánh vít phải thỏa mãn

w

K T a

q Z

170

Tính chính xác lại H Ta có :

w

w s

n d V





cos 10 6

4 2 1



) 317 , 0 (

2 16

2

Z

+d w1 q 2 x.m 48 , 4 (mm)

Trang 13

+ Tra bảng 7.4, góc ma sát   2 , 6 0

7 , 0 ) 6 , 2 42

,

7

(

42 , 7

  hệ số biến dạng của trục vít Tra bảng 7.5 có   190

 T3m momen xoắn trung bình trên trục vít

 T3 max là momen xoắn lớn nhất

5 1 ( max

3

3 max

3

i

i i m

t

t T

T T

T

Vậy : K H  1

Dựa vào bảng 7.6 , cấp độ chính xác cho bộ truyền là 8

Dựa vào bảng 7.7 , Chọn K HV  1 , 2

Nên : K H  1 1 , 2  1 , 2

Momen xoắn trên bánh vít

) (

333924 32

7 , 0 99 , 0 9 , 15057

16 64 64

c.kiểm nghiệm bánh vít về độ uốn

- Ứng suất sinh ra tại chân rằng phải thỏa mãn

 F

n

F F F

m d

b

K Y

T



.

15 , 3

FV

H

F

K K

K

K  

+d2 m.Z2  3 , 15 64  201 , 6 (mm)-Đường kính vòng chia bánh vít

+b2 là chiều rộng vành răng bánh vít b2  0 , 75 d a

15 , 3 )

H K K

Trang 14

Tra bảng 7.8 ta có Y F  1 , 38

Vậy F  28 , 4 (MPa) F  121 , 18 (MPa)  Thỏa mãn điều kiện về uốn

d.Kiểm nghiệm bánh vít về quá tải

- Để tránh biến dạng dư hoặc dính bề mặt răng , ứng suất tiếp xúc lớn nhất không vượt qua giá trị cho phép

400 max

  Fmax  39 , 6MPaFmax thỏa mãn

Vậy bộ truyền trục vít – bánh vít thỏa mãn điều kiện về quá tải

2.4-Bảng thống kê các thông số bộ truyền

mm d

6 , 201

4 , 50

mm d

a

206

7 , 56

mm d

f

04 , 192

48 , 42

2

1



6 Đường kính ngoài của bánh vít d aM2 d aM2  210 , 7mm

Trang 15

2.5- Tính nhiệt trong truyền động trục vít

Diện tích bề mặt thoát nhiệt của hộp giảm tốc

    0)

1 ( )

1 ( 7 , 0

).

1 (

1000

t t K K

P A

d tq

 là hệ số thoát nhiệt đáy hộp

 là hệ số kể đến sự giảm nhiệt sinh ra trong 1 đơn vị thời gian do làm việc ngặt quãng hoặc do tải trọng làm việc giảm so với tải trọng danh nghĩa P1

1 5 0 , 7 3 1,13

8

2.6- Tính lực trong bộ truyền vít

Lực vòng Ft2 trên bánh vít và lực dọc trục F 1 trên trục vít

N d

T F

6 , 201

7 , 381891

2 2

Lực vòng F 2 trên trục vít và lực dọc trục Ft1 trên bánh vít

N tg

tg F

6 , 2 cos 6 , 3788 cos

) cos(

cos

1 2

Trang 16

Trôc I : Mang b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng nhá cÊp nhanh.

Trôc II : Mang b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng cÊp chËm vµ trôc vÝt liÒn trôc

Trôc III: Mang b¸nh vÝt

0 

II T

0 

III T

víi TIII=381891,7(N.mm) ;    20MPa

Trang 17

-Chiều dài may ơ lắp bánh răng.

b.Trục trung gian

-Vì đờng kính sơ bộ của trục dII=20(mm).Tra bảng 10.2/187 chọn đợc

-Ta cólII2=lmII2/2+k3+hn+b0/2=27/2+15+18+15/2=54(mm)

-Tổng chiều dài trục II

lII=lmII2/2+lII2+lII1+b0/2=27/2+54+200+15/2=275(mm)

Trang 18

-Khoảng cách từ ổ lăn 0 đến khớp nụ́i

lIII3=lIII1+0,5.(b0+lmIII3)+k3+hn=172+0,5.(27+97)+15+18=267(mm)

-Chiều dài của trục III là

lIII=lIII3+0,5(b0+lmIII3)=267+0,5.(27+97)=329(mm)

*Nhận xét để đảm bảo tính lắp gép của bộ truyền ta phải chọn l I3 =l II2 =54(mm) Vậy chọn l I3 =54 , l I1 =108(mm).

2.3- Lực tác dụng lờn trục từ các bụ̣ truyờ̀n

) ( 4 , 345

2

F t  t 

) ( 134

2

F r  r 

N F

F a3  t4  3788 , 6

N F

F t3  a4  669 , 4

Trang 19

N F





X R x R x F x  R2x  172 , 7 N

 Biểu đồ mômen trên trục

*Đờng kính các đoạn trục:

áp dụng công thức tính mô men tơng đơng tại các tiết diện

2 2

, 6113 75 , 0 0

, 6113 75 , 0 4 , 10697

0

11    

td

Ta có đờng kính các tiết diện trên trục

áp dụng công thức tính đờng kính trục : 3

] [ 1 ,

0 

tdkj kj

M

d 

Tra bảng 10.5[I] ,với đờng kính trục:

+d1 = 20 (mm) nội suy ta có [] = 63 (MPa)

4 , 9 3

Trang 20

11 

d (mm)

4 , 9 63

Tiết diện 12 : lắp khớp nối trục đàn hồi, kiểu lắp k6 kết hợp với lắp then

Tiết diện 13 : lắp bánh răng , kiểu lắp k6 kết hợp với lắp then

*Kiểm nghiệm độ bền then:

Dựa vào bảng 9.1[I] chọn loại then bằng

áp dụng công thức tính ứng suất dập và ứng suất cắt :

) (

.

2

1

t h

T t c

.

2





Với : T là mô men xoắn trên tiết diện lắp then,

d là đờng kính trục tại tiết diện lắp then,

lt chiều dài then : lấy lt  1,35.d và chọn theo dãy tiêu chuẩn

h là chiều cao then

t1 là chiều sâu rãnh then trên trục

Các kết quả tính ghi trong bảng :

Kết luận các then làm việc đủ bền.

Biểu đồ momen và kết cấu trục I

Trang 21

3.2- Trôc II (trôc chøa trôc vÝt).

Trang 22

*Xác định lực tác dụng lên các ổ trên trục II:

0 2 100 200 254

3 3

R F

Y  0  R 21y  180 , 1(N)

0 100 200 254

X  0  21x  428



2 2

, 15057 75 , 0 18660

21  td    

td M

13041 9

, 15057 75 , 0 0

, 15057 75 , 0 42800

td

Ta có đờng kính các tiết diện trên trục :

] [ 1 ,

0 

tdkj kj

M

d 

+d2 = 20 (mm) nội suy ta có [] = 63 (MPa)

6 , 15 63

Tiết diện 22 : lắp bánh răng, kiểu lắp k6 kết hợp với lắp then

Tiết diện 23 : là phần cắt ren trục vít

Trang 23

Tra bảng 9.5 [I] ,với tải trọng va đập nhẹ then làm bằng thép thì :

[d ] = 100 (MPa)

[c ] = 40  60 (MPa)

Biểu đồ momen và kết cấu trục II

Trang 24

15057,9N.mm 7236N.mm

Trang 25

0 86 172 2

2 2

, 381891

75 , 0 0

, 381891

75 , 0 162910

, 381891

75 , 0 0

td

Ta có đờng kính các tiết diện trên trục :

] [ 1 ,

0 

tdkj kj

M

d 

Tra bảng 10.5[I] ,với đờng kính trục:

+d3=50 (mm) nội suy ta có [] = 50 (MPa

0

30 

05 , 40 50

Tiết diện 32 : lắp bánh vít, kiểu lắp k6 kết hợp với lắp then

Tiết diện 33 : lắp khớp nụ́i,kiểu lắp k6 kết hợp với lắp then

*Kiểm nghiệm độ bền then:

Các kết quả tính ghi trong bảng :

Tiết

diện Đờng kính trục Kích thớc then b x h lt t1 (MPa) d (MPa) c

Trang 26

32 55 16x 10 70 6 49,6 12,4

Tra bảng 9.5 [I] ,với tải trọng va đập nhẹ then làm bằng thép thì :

[d ] = 100 (MPa) ; [c ] = 40  60 (MPa)

Biểu đồ mômen và kết cấu trục III

Trang 27

4- Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

*Với vật liệu chế tạo trục là thép 45 có b = 600 (MPa) ta có :

 = 0,436  = 0,436 600 = 261,6 (MPa)

Trang 28

2 2

max 



  



Trong đó Wj và Woj là mô men cản uốn và mô men cản xoắn tại tiết diện j của trục

*Xác định hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm của trục

Dựa vào kết cấu của trục và biểu đồ mô men tơng ứng ta thấy các tiết diện nguy hiểmcần kiểm tra về độ bền mỏi của trục III là:

- Tiết diện 31 : lắp ổ lăn,

- Tiết diện 32 : lắp bánh vít cấp chậm,

- Tiết diện 33 : lắp khớp nụ́i

Trờn trục I là tiờ́t diợ̀n lắp khớp nụ́i (12),tiờ́t diợ̀n lắp bánh răng(13).Trờn trục II làtiờ́t diợ̀n lắp bánh răng(22) và tiờ́t diợ̀n trục vít (23)

Tra bảng 10.6[I] ,ta có công thức tính mô men cản uốn và mô men cản xoắn đối vớitrục có 1 rãnh then :

j

j j

j

d

t d bt

d

W

2

) (

32

2 1 1

oj

d

t d bt

d

W

2

) (

16

2 1 1

Trang 29

Các trục đợc gia công trên máy tiện, tại tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt độ nhám bề mặt : Ra = 2,5 0,63 (m), Tra bảng 10.8[I] ,ta có K x = 1,06.

Các trục đợc gia công xong không dùng các phơng pháp tăng bền bề mặt

76 , 1

54 , 1

76 , 1

54 , 1

76 , 1

54 , 1

76 , 1

54 , 1

76 , 1

54 , 1

Trang 30

Tra bảng 10.11[I] ,với kiểu lắp có độ dôi k6 vật liệu có b = 600 MPa và đờngkính các đoạn trục : <30 … 50 (mm )  2 , 06

7 , 381891

32

78 , 7 24544 2

7 , 381891

31

3 5 , 1022 2

3 , 6113

13

2 , 6 1214 2

9 , 15057

22

5 , 0 15611 2

9 , 15057

1



mj aj

j j j

S S

S S S

7 , 151

6 , 261

Trang 31

11 , 5

0 25 , 6 105 , 2

7 , 151

5 , 11 02 , 10

2 2

7 , 151

0 92 , 13 99 , 1

6 , 261

7 , 151

7 , 48 4 , 9

2 2

7 , 151

0 54 , 15 12 , 2

6 , 261

7 , 151

Lắpcăng

Rãnhthen

Lắpcăng

1,9 -

2,21 2,12

-2,06 2,06

2,06 2,06

2,06 2,06 2,06

1,71 1,762

1,72 -

2,045 2

-1,64 1,64

1,64 1,64

1,64 1,64 1,64

2,1 2 1,9 9

1,9 6 2,1 2 2,1

1,7 1,82

1,78 1,7

1,7 2,105 2,06

9,4

7,94

10,02 -

-28,5 48,7

13,7 5 178, 5

11,4 7 11,5

28,5 9,23

13,75 7,93

11,47 7,6 6,4

Tiêu đề	Thiết kế môn học Chi tiết máy
Tác giả	Ngụ Tuấn Linh
Người hướng dẫn	GVHD: Vũ Ngọc Tựng
Trường học	Cơ khớp tụ B – k48
Chuyên ngành	Chi tiết máy
Thể loại	bài tập

Định dạng
Số trang	41
Dung lượng	1,94 MB