Đồ án THIẾT kế hệ dẫn ĐỘNG XÍCH tải

CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH, THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC , TÍNH CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM Ổ LĂN, KẾT CẤU VỎ HỘP, Tính toán khớp nối4.1.1 Chọn khớp nối:4.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối4.1.3 Lực tác dụng lên trục4.1.4 Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:4.2. Thiết kế trục4.2.2 Xác định lực tác dụng 4.2.3 Xác định sơ bộ đường kính trục4.2.4 Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

ĐỀ SỐ 1: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

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

Bảng thông số đầu vào:

1.1 Công suất làm việc

Số ca làm việc: soca = 3 (ca)

Góc nghiêng đường nối tâm bộ truyền

ngoàiβ

=1800 -@ = 00

Đặc tính làm việc: êm, va đập nhẹ

• Hiệu suất khớp nối: ηkn

= 0,99



3

lv yc

sb x b

u =u u

Theo bảng

2.4 [1]

1.7 Tính số vòng quay đồng bộ của động cơ

Chọn

t db

b t

db db cf

716( / ) 38

cf db dc dc

dc ch lv

n u n

Chọn tỷ số truyền của hộp giảm tốc ubr= 4

Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài:

9, 420 4

ch x br

u u u

= 2,36

Vậy ta có:

r x

9, 420 4 2,36

ch b

u u u

Công suất trên trục công tác: Pct=Plv=4,36(KW)

Công suất trên trục II:

4,355 0,99.0,92

ct II

ol x

P P

II I

ol b

P P

η η

= 4,98 (KW)Công suất trên trục động cơ:

4,979

I dc

ol kn

P P

dc I kn

n n u

I II b

n n u

=179 (v/ph)

Số vòng quay trên trục công tác:

179 2.36

II ct x

n n u

= 75,84 (v/ph)Môment xoắn trên trục động cơ:

716

dc dc

dc

P T

n

= 67756,98 (N.mm)Môment xoắn trên trục I:

716

I I

I

P T

n

(N.mm)Môment xoắn trên trục II:

179

II II

II

P T

n

(N.mm)Môment xoắn trên trục công tác:

6

9,55.10 CT CT

CT

P T

n(v/ph) 716 716 179 75,84T(N.mm) 67756,98 66409,85 255022,35 548394, 65

PHẦN 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH

Thông số yêu cầu:

2.1 Chọn loại xích

Do điều kiện làm việc chịu va đập nhẹ, vận tốc truyền thấp và hiệu suất của

bộ truyền xích yêu cầu cao nên chọn loại xích ống con lăn

với điều kiện Pt ≤[P], trong đó:

Pt – Công suất tính toán: Pt = P.k.kz.kn

Ta có:

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

01 01

25 200

Z n

25 1,0 25

Z k Z

kn – Hệ số vòng quay:

01 n 1

200 1,117 179

n k n

B

với β

= 00 tađược k0 = 1

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

Chọn a = (30 ÷ 50)p => Tra bảng

[ ]

5.6 1 82

B

với số calàm việc là 3 ta được kc = 1,45

Tra bảng

[ ]

5.9 1 85

31,75

253, 45( ) sin

sin

25 31,75

596,86( ) sin

Z

π π

π π

với

' 1

d

tra theo bảng

[ ]

5.2 1 78

B

ta được:

' 1

d =

19,05(mm)

' 1 0,5025d 0,05 0,5025.19,05 0,05 9, 62( )

Đường kính chân răng:

Kđ – Hệ số tải trọng động: Theo như mục trên ta đã tra được Kđ = 1,2

A – Diện tích chiếu của bản lề: Tra bảng

[ ]

5.12 1 87

1 dãy xích

Chiều dài xích L 3873,5 (mm)

Vật liệu đĩa xích Thép 45 [ ]σH = (800 900)( − MPa)

Đường kính vòng đỉnh đĩa xích nhỏ da1 267,33 (mm)Đường kính vòng đỉnh đĩa xích lớn da2 613,01 (mm)

Đường kính chân răng đĩa xích nhỏ df1 234,21 (mm)Đường kính chân răng đĩa xích nhỏ df2 577,62 (mm)

PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG

Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

Thông số đầu vào:

• Giới hạn chảy σch1=580 (MPa)

3.2 Xác định ứng suất cho phép

a Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép:

0 lim

0 lim

F R S xF FL

F

Z Z K K S

Y Y K K S

σ σ σ σ

1,8

H F

HB HB

σ σ

lim1 1

H F

σ σ

lim 2 1

H F

σ σ

KHL,KFL – Hệ số tuổi thọ, xét đến ảnh hưởng của thời gian phục vụ và chế độtải trọng của bộ truyền:

0

0 E

H

F

H m HL

HE F m FL

F

N K

N N K

Ta có: NHE1> NHO1 => lấy NHE1= NHO1 => KHL1= 1

NHE2> NHO2 => lấy NHE2= NHO2 => KHL2= 1

NFE1> NFO1 => lấy NFE1= NFO1 => KFL1= 1

NFE2> NFO2 => lấy NFE2= NFO2 => KFL2= 1

Do vậy ta có:

0 lim1

1 0 lim 2

2 0 lim1

1 0 lim2

1,1 441

1,75 414

H F

F F

σ σ

σ σ

σ σ

H a

[σH] - Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σH] = 481,818(MPa)

KHβ, KFβ – Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành

răng khi tính về ứng suất tiếp xúc và uốn: Tra bảng

6.7 [1]

H F

K K

β β

99

B

chọn m theo tiêu chuẩn: m = 2,5 (mm)

b Xác định số răng

Ta có:

w 1

24,8 ( 1) 2,5(4 1)

a Z

100 4 25

t

Z u Z

d Xac đinh h sô dich chinh ệ

H sô dich tâm ệ

e Xac đinh góc ăn khớp

1 2

1 2

1 2

2 1 1

2 1 2

w w1 w2 w w1

1,08

1, 20

Hv Fv

K K

H F

K K

β β

=





KHα , KFα – Hệ số phân bố không đều tải trọng trên các đôi răng khi tính về

ứng suất tiếp xúc, uốn: Tra bảng

[ ]

6.14 1 107

3.6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng

a Kiểm nghiệm về ứng suất tiếp xúc

B

=> ZM = 274 MPa1/3

ZH – Hệ số kể đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc:

0 w

1,82 sin(2 ) sin(2.18,69 )

1 1

0,58 1,72

Yε

α ε

3,82 3,55

F F

Y Y

ax1 1 1 axax2 2 2 ax

.

K K K

a a

f f

α α

PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT

Ta chọnkhớp theo điềukiện:

cf

t kn cf

dw2 248(mm)Đường kính đỉnh răng da1 66,97(mm)

da2 253,04(mm)Đường kính cơ sở db1 58,73(mm)

Tt – Mô men xoắn tính toán: Tt = k.T với:

k – Hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy Tra bảng

[ ]

16.1 2 58

B

với điều kiện:

81308,38( ) 38( )

105( )

cf kn cf kn

B

với:

250( )

cf kn

ta được:

1 3 0

4.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối

a Kiểm nghiệm sức bền dập của vòng đàn hồi:

[ ]

0 0 3

2 .

0 0

0,1 .

- Ứng suất cho phép của chốt Ta lấy [ ]σu = (60 80) ÷ MPa;

Do vậy ứng suất sinh ra trên chốt:

8 5

t o

Thông số Ký hiệu Giá trị

Mô men xoắn lớn nhất có thể truyền được cf

4.2.2 Xác định lực tác dụng

a, Sơ đồ lực tác dụng lên các trục:

Ft1

Fr1 Fk

X

Y Z

+

Fx Fr2

Ft2

+

b Xác định giá trị các lực tác dụng lên trục, bánh răng:

Lực tác dụng lên trục từ bộ truyền xích: Fx = 2321,37 (N)

Lực tác dụng lên trục từ khớp nối: Fkn = 258,12(N)

Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng:

T d

τ

=

, trong đó:

TI – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục I: TI = 66409,85(N.mm)

[τ] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc

ta chọn [τ] = 16 (MPa)

3 1

T d

τ

=

TII – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục II: TII = 255022,35 (N.mm)

[τ] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc

ta chọn [τ] = 28 (MPa)

3 2

30( ) 35( )

sb sb

4.2.4 Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

a Xác định chiều rộng ổ lăn trên trục

Tra bảng

[ ]

10.2 1 189

B

với:

1 2

30( ) 35( )

19( ) 21( )

-Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp, hoặc khoảng cách giữa các chi tiết quay: k1=10 mm;

-Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp:k2=10 (mm);

-Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ k3=15 (mm);

-Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: hn=20 (mm)

Với trục I

lc12 = 0,5.(lm12 + b01) + k3 + hn = 0,5.(45 +19)+15+20 = 67 (mm)

l13 = 0,5.(lm13 + b01 ) + k1 + k2 = 0,5.(45+19)+10+10 = 52 (mm)

l12= -67 (mm)

Thông số đầu vào:

+Với d2sb = 30mm Ta chọn đường kính các đoạn trục:

-Tại tiết diện lắnp bánh răng: d12 =35 (mm)

-Tại tiết diện lắp ổ lăn: d11 = d13=30(mm)

-Tại tiết diện lắp khớp nối : d10 =25 (mm)

-Đường kính trục tại các tiết diện tương ứng khi tính sơ bộ.

với[ ]σ

=50N/mm2 tra bảng 10.5/195

-Tại tiết diện bánh xích

-Tại tiết diện lắp ổ lăn:

-Tại tiết diện bánh răng:

-Tại tiết diện lắp ổ lăn:

Ta chọn đường kính theo tiêu chuẩn và đảm bảo điều kiện lắp ghép:

Chiều sâu rãnh then

Bán kính góc lượn của rãnh

a Tại tiết diện 2-2 (tiết diện lắp bánh răng)

-Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then Chọn lt=(0,8…0,9)lm23= (0,8…0,9).52,5 = 45 (mm)

Với then làm bằng thép, tải va đập nhẹ ta chọn được

b Tại tiết diện 2-0 (tiết diện lắp bộ truyền ngoài)

-Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then Chọn lt=(0,8…

Kiểm nghiệm độ bền cắt: công thức (9.2):

436 , 0

Các trục trong hộp giảm tốc đều quay, ứng suất thay đổi theo chu kì đối xứng ta

có :

j

j j

j

d

t d bt d W

2

32

j j

j j aj

d

t d t b d

M W

M

2

32

σ

Trục quay một chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu trình mạch động ta có :

oj

j j aj

mj

W

T

2 2

j

d

t d bt d W

2

16

1 1

3 0

−

−

= π

j oj

j j aj

mj

d

t d bt d

T W

T

2

16

2

2

1 1

3

max

π

τ τ

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

Dựa vào biểu đồ mômen uốn và mômen xoắn trên trục I ta thấy các tiết diện nguy hiểm là tiết diện lắp bánh răng 2 và tiết diện lắp ổ lăn 1.Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi nếu hế số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm đó thỏa mãn điềukiện sau:

[ ]s s s

- Trong đó: [s] – hệ số an toàn cho ,[s] = 1,5 2,5

sσ , sτ - hệ số an toàn chỉ xét riêng cho trường hợp ứng suất pháp hoặc ứng suất tiếp, được tính theo công thức sau:

Trong đó :σ-1, τ-1: giới hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kì đối xứng σa, τavà σm,

τm là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diên xét

Chọn sơ bộ kiểu lắp

7 6

H r

theo bảng

[ ]

10 11

1 198

M W

σ =

Ứng suất xoắn biên

2.

o a

x

M W

τ =

Hệ số an toàn tính riêng về ứng suất uốn là :

1

s K

σ σ

σ σ

K

σ τ

τ τ

τ τ

B −

với σb = 600(MPa)

Hệ số an toàn tổng

[ ]s s s / s s

PHẦN 5 TÍNH CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM Ổ LĂN 5.1 Chọn ổ lăn cho trục I

Để có kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp nhất chọn ổ bi đỡ chặn Chọn kết cấu

ổ lăn theo khả năng tải động.Đường kính trục tại chỗ lắp ổ lăn : d= 30 (mm)

Tra phụ lục 2.7/255 với ổ cỡ trung ta chọn ổ bi đỡ có kí hiệu 306, có các thông số sau :

d = 30 mm ; D= 72 mm ; b= 19 mm ; r= 2,0 mm ;

C= 22 kN ; C0 =15,10 kN

5.2.Chọn ổ lăn cho trục II

5.2.1.Chọn loại ổ lăn

a Phản lực hướng tâm lên các ổ là :

+ phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn bên trái bánh răng

+ phản lực hướng tâm tác dụng lên ổ lăn bên phải bánh răng

⇒ Để đảm bảo tính đồng bộ của ổ lăn ta chọn ổ bi đỡ chặn Vì hệ thống các ổ lăntrong hộp giảm tốc nên ta chọn cấp chính xác bình thường và độ đảo hướngtâm 20 micrô mét

5.2.2.Chọn kích thước ổ lăn

Chọn theo khả năng tải động Đường kính trục tại chỗ lắp ổ lăn :

V là hệ số ảnh hưởng đến vòng nào quay, khi vòng trong quay V=1

kt:là hệ số ảnh hưởng đến nhiệt độ,ở đây chọn kt =1 do t<1000C

kđ:là hệ số ảnh hưởng đến đặc tính tải trọng Theo bảng B

11.3 [1]

215

,ta chọn kđ =1,5 (va đập vừa)

X hệ số tải trọng hướng tâm đối với ổ đỡ chỉ chịu lực hương tâm X=1

m: bậc của đường cong mỏi, m=3 do tiếp xúc điểm ;

L: Tuổi thọ của ổ bi đỡ Với Lh= 20000 giờ

Tuổi thọ của ổ lăn:

L = Lh.n1.60.10-6 = 20000 179 60 10-6 =214,8 (vòng)

Q = 2575,31 (N)

Cd = 2575,31.=15423,19 (N)= 15,423 kN < C = 31,9 kN

Thoả mãn điều kiện tải động

5.2.6.Kiểm nghiệm theo khả năng tải tĩnh

0.

Q = X F

X0: là hệ số tải trọng hướng tâm

Dùng phương pháp đúc để chế tạo nắp ổ, vật liệu là GX15-32.

Các kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc

Chiều dày: Thân hộp, δ

Nắp hộp, δ 1

δ = 0,03a + 3 = 0,03.155 + 3 = 7,65 (mm) Chọn δ = 8 (mm)

d 2 = (0,7÷0,8)d 1 =11,9÷13,6 mm chọn d 2 =12(mm)

d 3 = (0,8÷0,9)d 2 = 9,6÷10,8 mm chọn d 3 = 10 (mm)

d 4 = (0,6÷0,7)d 2 = 7,2÷8,4 chọn d 4 = 8 (mm)

d 5 = (0,5÷0,6)d 2 = 6÷7,2 chọn d 2 = 6 (mm) Mặt bích ghép nắp và thân:

Chiều dày bích thân hộp, S 3

Kích thước gối trục:

Đường kính ngoài và tâm lỗ vít, D 3 , D 2 Trục I: D 2 =88 (mm), D 3 = 107(mm)

Trục II: D 2 = 106(mm), D 3 = 125 (mm)

Giữa bánh răng với thành trong hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp

Giữa mặt bên của các bánh răng với

Để kiểm tra qua sát các chi tiết máy trong khi lắp ghép và để đổ dầu vào hộp, trên

đỉnh hộp có làm cửa thăm.Dựa vào bảng

[ ]

18.5 2 92

1

C

(mm)

K(mm)

R(mm)

Vít(mm)

Sốlượng

ta có kích thước nút thông hơi

45

36

18

36

32

6.2.6.Kiểm tra mức dầu

Để kiểm tra mức dầu trong hộp ta dùng que thăm dầu có kết cấu kích thước như hình vẽ

6.2.7.Chốt định vị.

Mặt ghép giữa nắp và thân nằm trong mặt phẳng chữa đường tâm các trục.Lỗ trụ lắp ở thân hộp & trên nắp được gia công đồng thời, để đảm bảo vị trí tương đối giữa nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khi lắp ghép, ta dùng 2 chốt định vị, nhờ các

chốt định vị khi xiết bulong không làm biến dạng ở vòng ngoài của ổ

Thông số kĩ thuật của chốt định vị là

d=5

c=0,8

l=16…90=38

6.3 BÔI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP

6.3.1.Bôi trơn trong hộp giảm tốc

Do bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc đều có v≤12( / )m s

nên ta chọn phương pháp bôi trơn ngâm dầu Với vận tốc vòng của bánh răng nghiêng v = 2,2

m/s < 12 m/s tra bảng

[ ]

18.11 2 100

B

ta chọn được loại dầu là: AK-15 có độ nhớt là 20 Centistic

6.3.2.Bôi trơn ngoài hộp

Với bộ truyền ngoài hộp khi làm việc sẽ dính bụi bặm do hộp không được che kín nên ta dùng phương pháp bôi trơn định kì bằng mỡ

Bảng thống kê dành cho bôi trơn

Tên dầu hoặc

mỡ

Thiết bị cần bôitrơn

Lượng dầu hoặc

mỡ

Thời giant hay dầuhoặc mỡDầu ôtô máy

6.3.4 Bảng thống kê các kiểu lắp và dung sai:

Tại các tiết diện lắp bánh răng không yêu cầu tháo lắp thường xuyên ta chọn kiểu lắp H7/k6, tiết diện lắp trục với ổ lăn, khớp nối, đĩa xích được chọn trong bảng sau :

10 30 6

D k

Bạc chặn trục I

10 25 6

D k

D k

H k

0 Then bánh răng

∅ 14

9 9

N h

H d

Mục lục

Trang

Phần 1: Chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền 1

2.8 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích

PHẦN 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG

3.1 Chọn vật liệu bánh răng

566689911111314

3.2 Xác định ứng suất cho phép

3.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục

3.4 Xác định các thông số ăn khớp

3.5 Xác định các hệ số vầ một số thông số động học

3.6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng

3.7 Một vài thông số hình học của cặp bánh răng

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

2424262626

2727293032343435

4.5.Kiểm nghiệm trục ( trục II) theo độ bền mỏi.

PHẦN 5 TÍNH CHỌN VÀ KIỂM NGHIỆM Ổ LĂN

5.2.4 Tính tải trọng quy ước, tải trọng tương đương của ổ bi đỡ chặn

5.2.5 Kiểm nghiệm ổ lăn theo khả năng tải động

5.2.6.Kiểm nghiệm theo khả năng tải tĩnh

6.3 BÔI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP

6.3.1.Bôi trơn trong hộp giảm tốc

6.3.2.Bôi trơn ngoài hộp

6.3.3 Điều chỉnh sự ăn khớp

6.3.4 Bảng thống kê các kiểu lắp và dung sai:

525253535454545555

5656565757

Tài liệu tham khảo

1 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (tập 1 + 2) – Trịnh chất, Lê Văn Uyển

2 Chi tiết máy (tập 1 + 2) – Nguyễn Trọng Hiệp

3 Dung sai và lắp ghép – Ninh Đức Tốn