BTL Chi tiết máy: Thiết kế hệ dẫn động xích tải

1. Số liệu thiết kế: 5 1.1 Chọn động cơ 5 1.2 Phân phối tỉ số truyền. 6 2. Thiết kế bộ truyền đai thang 6 2.1 Chọn loại đai 7 2.2 Chọn đường kính bánh đai dẫn 7 2.3 Chọn hệ số trượt và xác định tỉ số truyền 7 2.5 Vận tốc bánh đai dẫn: 8 2.6 Góc ôm đai bánh đai nhỏ 8 2.7 Các hệ số sử dụng 8 2.8 Thông số các lực tác dụng lên cơ cấu 9 3. Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 10 3.1 Chọn vật liệu bánh răng: 10 3.2 Xác định ứng suất cho phép: 11 3.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục: 13 3.4 Xác định các thông số ăn khớp: 13 3.4.1 Mô đun: 14 3.4.2 Xác định số răng 14 3.4.3 Xác định góc nghiêng của răng 14 3.4.4 Xác định góc ăn khớp 14 3.5 Xác định các thông số động học và ứng suất cho phép: 14 3.6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng: 15 3.6.1 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc: 15 3.6.2 Kiểm nghiệm về độ bền uốn: 17 3.7 Một số thông số khác của cặp bánh răng trụ răng nghiêng: 18 4. Thiết kế trục và chọn then 19 4.1 Thiết kế trục I và chọn then 19 4.1.1 Chọn vật liệu 19 4.1.2 Đường kính sơ bộ của trục: 19 4.1.3 Chọn kích thước dọc trục theo chiều dài: 19 4.1.4 Vẽ biểu đồ môment uốn và môment xoắn : 19 4.1.5 Chọn then cho trục I: 21 4.1.6 Ứng suất xoắn 21 4.1.7 Kiểm nghiệm then theo độ bền mỏi: 21 4.1.8 Kiểm nghiệm độ bền then: 22 4.2 Thiết kế trục II và chọn then: 22 4.2.1 Chọn vật liệu 22 4.2.2 Đường kính sơ bộ của trục: 22 4.2.3 Chọn kích thước dọc trục theo chiều dài: 23 4.2.4 Vẽ biểu đồ môment uốn và môment xoắn : 23 4.2.5 Chọn then cho trục II: 25 4.2.6 Ứng suất xoắn 25 4.2.7 Kiểm nghiệm then theo độ bền mỏi: 25 4.2.8 Kiểm nghiệm độ bền của then: 25 5. Thiết kế ổ lăn cho trục 26 5.1 Thông số đầu để thiết kế ổ lăn cho trục I: 26 5.1.1 Tải trọng động quy ước: 27 5.1.2 Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng quay: 27 5.1.3 Khả năng tải động tính toán: 27 5.1.4 Chọn ổ lăn phù hợp 27 5.1.5 Tính toán lại tuổi thọ làm việc: 27 5.2 Thông số đầu để thiết kế ổ lăn cho trục II: 27 5.2.1 Chọn ổ 28 5.2.2 Tải trọng động quy ước: 28 5.2.3 Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng quay: 28 5.2.4 Khả năng tải động tính toán: 28 5.2.5 Tính toán lại tuổi thọ làm việc: 28 Tài liệu tham khảo: 29

TP Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2019

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

CHI TIẾT MÁY

BẢNG DANH SÁCH NHÓM VÀ PHÂN CÔNG

THỰC HIỆN NHIỆM VỤ

1 Số liệu thiết kế: 5

1.1 Chọn động cơ 5

1.2 Phân phối tỉ số truyền 6

2 Thiết kế bộ truyền đai thang 6

2.1 Chọn loại đai 7

2.2 Chọn đường kính bánh đai dẫn 7

2.3 Chọn hệ số trượt và xác định tỉ số truyền 7

2.5 Vận tốc bánh đai dẫn: 8

2.6 Góc ôm đai bánh đai nhỏ 8

2.7 Các hệ số sử dụng 8

2.8 Thông số các lực tác dụng lên cơ cấu 9

3 Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng 10

3.1 Chọn vật liệu bánh răng: 10

3.2 Xác định ứng suất cho phép: 11

3.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục: 13

3.4 Xác định các thông số ăn khớp: 13

3.4.1 Mô đun: 14

3.4.2 Xác định số răng 14

3.4.3 Xác định góc nghiêng của răng 14

3.4.4 Xác định góc ăn khớp 14

3.5 Xác định các thông số động học và ứng suất cho phép: 14

3.6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng: 15

3.6.1 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc: 15

3.6.2 Kiểm nghiệm về độ bền uốn: 17

3.7 Một số thông số khác của cặp bánh răng trụ răng nghiêng: 18

4 Thiết kế trục và chọn then 19

4.1 Thiết kế trục I và chọn then 19

4.1.1 Chọn vật liệu 19

4.1.2 Đường kính sơ bộ của trục: 19

4.1.3 Chọn kích thước dọc trục theo chiều dài: 19

4.1.4 Vẽ biểu đồ môment uốn và môment xoắn : 19

4.1.5 Chọn then cho trục I: 21

4.1.6 Ứng suất xoắn 21

4.1.7 Kiểm nghiệm then theo độ bền mỏi: 21

4.1.8 Kiểm nghiệm độ bền then: 22

4.2 Thiết kế trục II và chọn then: 22

4.2.1 Chọn vật liệu 22

4.2.2 Đường kính sơ bộ của trục: 22

4.2.3 Chọn kích thước dọc trục theo chiều dài: 23

4.2.4 Vẽ biểu đồ môment uốn và môment xoắn : 23

4.2.6 Ứng suất xoắn 25

4.2.7 Kiểm nghiệm then theo độ bền mỏi: 25

4.2.8 Kiểm nghiệm độ bền của then: 25

5 Thiết kế ổ lăn cho trục 26

5.1 Thông số đầu để thiết kế ổ lăn cho trục I: 26

5.1.1 Tải trọng động quy ước: 27

5.1.2 Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng quay: 27

5.1.3 Khả năng tải động tính toán: 27

5.1.4 Chọn ổ lăn phù hợp 27

5.1.5 Tính toán lại tuổi thọ làm việc: 27

5.2 Thông số đầu để thiết kế ổ lăn cho trục II: 27

5.2.1 Chọn ổ 28

5.2.2 Tải trọng động quy ước: 28

5.2.3 Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng quay: 28

5.2.4 Khả năng tải động tính toán: 28

5.2.5 Tính toán lại tuổi thọ làm việc: 28

Tài liệu tham khảo: 29

- Thời gian phục vụ, L (năm) : 5

- Quay 1 chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ (Một năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)

- Chế độ tải: , 30 (s) , , 36 (s)

- Sai số vòng quay trục máy công tác so với yêu cầu :

1.1 Chọn động cơ

- Công suất cực đại trên trục xích tải: P = = = 9,75 kW

- Công suất tương đương trên trục xích tải :

= = 9,75

- Hiệu suất toàn bộ hệ thống:

1 =0,903 Tra bảng ta được:

0,95 = 0,97 = 1

= 0,99

- Công suất cần thiết trên trục động cơ:

= kW

- Xác định sơ bộ số vòng quay của động cơ

- Tốc độ quay của trục công tác:

1.2 Phân phối tỉ số truyền.

- T s truy n b truy n đai đã ch n =2,5ỉ ố ề ộ ề ọ

- Công su t truy n t đ ng c : Pấ ề ừ ộ ơ đc=10,795 Kw=P1 (P1 là công su t t i c a ấ ả ủbánh đai d n)ẫ

- S vòng quay c a bánh đai d n nố ủ ẫ 1=nđc = 1740 ( vòng/phút)

- D a vào 2 s li u đã bi t : Pự ố ệ ế 1 = 10,795 Kw, n1 = 1740 vòng/phút

ta ch n đai thang thọ ường lo i Bạ

 Các thông s c a đai thang lo i B g m : hố ủ ạ ồ 0=4,2 mm, h=10,5 mm, t=19

mm, e= 12,5 mm, qm =0,178 kg/m, dmin =125 mm, y0 =4,0 mm, A= 138

mm2,

2.2 Chọn đường kính bánh đai dẫn

- Đai lo i C có đạ ường kính t i thi u bánh đai dố ể min=125 mm

- Ch n đọ ường kính bánh đai nh (bánh đai d n) dỏ ẫ 1=1.2×dmin= 150 mm (theo tiêu chu n ch n dẩ ọ 1=180 mm)

2.3 Chọn hệ số trượt và xác định tỉ số truyền

- Ch n h s trọ ệ ố ượ ươt t ng đ i ố ξ =0,01-0,02 Ch n h s trọ ệ ố ượ ươt t ng

đ i ố ξ =0,01 Ta tính được đường kính bánh đai l nớ theo công th c:ứ

Giá tr a v n th a mãn n m trong kho ng cho phépị ẫ ỏ ẳ ả

2.6 Góc ôm đai bánh đai nhỏ

- H s xét đ n nh hệ ố ế ả ưởng chi u dài đai:ề

T s li u vừ ố ệ 1 = 16,4 m/s, d1=180 mm tra theo b ng 4.19 (Giáo trình Cả ơ

s thi t k máy-Nguy n H u L c trang 162, 163), k t h p phở ế ế ễ ữ ộ ế ợ ương pháp n i suy ta ch n độ ọ ược [P0]= 4,88 kw

- S dây đai ố

-Ch n Z = 3 đaiọ  th a mãn s dây đai gi s ban đ uỏ ố ả ử ầ

- Chi u r ng bánh đaiề ộ

- Đường kính ngoài c a các bánh đai:ủ

2.8 Thông số các lực tác dụng lên cơ cấu

- L c căng đai ban đ u trên 1 dây đaiự ầ

Đường kính vòng ngoài bánh

đai -- Bánh nh 188,4 mmBánh l n 458,4 mmớỏ

Tu i th đaiổ ọ 1052,87 giờ

3 Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng trụ răng

 hệ số an toàn khi tính về ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn

Tra bảng 6.2[1](trang 94) được

- Bánh chủ động ;

- Bánh chủ động ;

 ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép ứng với số chu kì cơ sở

- Bánh chủ động:

- Bánh bị động:

 hệ số tuổi thọ

- bậc của đường cong mỏi Bánh răng có HB < 350,

- số chu kỳ thay đổi ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn

* Bánh chủ động

* Bánh bị động

- số chu kỳ thay đổi ứng suất

* c: số lần ăn khớp trong 1 vòng quay, c = 1

Thay số vào công thức được:

- Bánh chủ động

- Bánh bị động

Với bộ truyền bánh răng trụ nghiêng

Ứng suất quá tải cho phép:

3.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục:

 hệ số phụ thuộc loại vật liệu làm bánh răng

 momen xoắn trên trục chủ động

 : ứng suất tiếp xúc cho phép

 u: tỷ số truyền u = 4,308

 hệ số chiều rộng vành răng Chọn

 hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều rộng vành răng Tra bảng 6.7[1](trang 98) với 0,8 , sơ đồ bố trí là sơ đồ 6 và HB < 350, được:Thay số được

3.4.3 Xác định góc nghiêng của răng

3.4.4 Xác định góc ăn khớp

Góc nghiêng của răng trên hình trục cơ sở

3.5 Xác định các thông số động học và ứng suất cho phép:

Tỷ số truyền thực tế

Đường kính vòng lăn

Vận tốc vòng của bánh răng

= Ứng suất cho phép tính ở mục 2 chỉ là ứng suất cho phép sơ bộ Sau khi xác định được vật liệu, các kích thước và thông số động học của bánh răng, cần phải xác định chính xác ứng suất cho phép

Trong đó:

 và là ứng suất cho phép sơ bộ đã tính được ở mục 2

 : hệ số xét đến độ nhám của mặt răng làm việc Từ dữ liệu trong trang 91 và

92 chọn:

 : hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng Vì 5 (m/s),

 hệ số xét ảnh hưởng của kích thước bánh răng

 hệ số xét ảnh hưởng của độ nhám mặt lượn chân răng Chọn

 hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu với sự tập trung ứng suất

(m)Với m là mô đun =

 hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng đến độ bền uốn

Thay số được

Bánh chủ động:

Bánh bị động:

3.6Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng:

3.6.1 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc:

 : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng (

- hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

Trong đó theo bảng 6.15[1], , theo bảng 6.16[1],

Thay số được:

 chiều rộng vành răng

0,3.175 = 52,5 (mm)Làm tròn ( số nguyên )

 đường kính vòng lăn (đã tính ở mục 5)

Thay số được

 Trường hợp = 470,6 (MPa)

- Kiểm tra:

Ta tính lại bề rộng vành răng:

Chọn

3.6.2 Kiểm nghiệm về độ bền uốn:

 và là ứng suất uốn cho phép đã tính ở mục 5

 : hệ số tải trọng khi tính về uốn

- hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều rộng vành răng Tra bảng 6.7[1](trang 98) với và sơ đồ bố trí là sơ đồ 6, được :

- hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên các cặp răng đồng thời

ăn khớp

- hệ số kể đến tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp

Trong đó theo bảng 6.15[1], , theo bảng 6.16[1],

Thay các giá trị vừa tính được vào công thức trên:

3.7Một số thông số khác của cặp bánh răng trụ răng nghiêng:

Đường kính đỉnh răng :

Đường kình chân răng:

Lực vòng:

Lực hướng tâm: 3 (N)

Tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng:

Khoảng cách trục

Số răng

Mô đun phápGóc nghiêng của răng

4.1 Thiết kế trục I và chọn then

- Vì tại vị trí này có mối lắp then nên 32,86 +0,05 32,86 = 34,5 (mm)

- Theo tiêu chuẩn chọn =36 mm

4.1.3 Chọn kích thước dọc trục theo chiều dài:

- Khoảng cách giữa các ổ lăn: l = + 2x+ w

Kiểm nghiệm lại đường kính tại các vị trí đã chọn:

Vì tại C có gắn thêm then nên:

105%.34,6 = 36,3 (mm)

Chọn = 42 (mm)

Như vậy giá trị đường kính tại các vị trí đã chọn thỏa điều kiện

4.1.5 Chọn then cho trục I:

- Tại vị trí A (d=36mm) ta chọn then có chiều rộng b=10 mm, chiều cao h=8

mm, chiều sâu rãnh then trên truc t1=5 mm, chiều sâu rãnh then trên may ơ t2=3,3

mm

- Tại vị trí C (d=42mm) ta chọn then có chiều rộng b=12 mm, chiều cao h=8

mm, chiều sâu rãnh then trên truc t1=5 mm, chiều sâu rãnh then trên may ơ t2=3,3

4.1.7 Kiểm nghiệm then theo độ bền mỏi:

Theo bảng 10.9, ta chọn Kσ = 1,75 với σb = 510 MPa ≤ 600 MPa và K = 1,5.

Do đó điều kiện bền mỏi của trục tại tiết diện C được thỏa

4.1.8 Kiểm nghiệm độ bền then:

- Vật liệu : thép 45Cr ;

- Với đường kính trục d = 36 mm, ta chọn then bằng có kích thước mặt cắt ngang bxh = 10x8 ; chiều sâu rãnh then trên trục t = t1= 5 mm và trên mayơ t2

= 3,3 mm ; chiều dai then chọn l = 56 mm

- Chiều dài l= 0,8.B = 0,8.63 = 50,4 mm (chọn tiêu chuẩn l=50 mm)

4.2.2 Đường kính sơ bộ của trục:

Theo tiêu chuẩn chọn: = 55 (mm)

- Theo bảng 11.6 sách bài tập, ta chọn nối trục đàn hồi:

55 140 100 25 45 18 42 8 35 36

Kiểm tra nối trục:

Kiểm tra độ bền dập chốt và cao su :

Kiểm tra độ bền uốn:

Lực tác dung lên trục tại khớp, nối trục :

- Chọn nối trục vòng đàn hồi

- Với Do = 140 mm

- Lực vòng tác dụng qua các tâm chốt :

-Lực tác dụng lên trục:

4.2.3 Chọn kích thước dọc trục theo chiều dài:

Khoảng cách giữa các ổ lăn: l = l1 + 2x+ w

Như vậy giá trị đường kính tại các vị trí đã chọn thỏa điều kiện

4.2.5 Chọn then cho trục II:

-Tại vị trí B (d=65 mm) ta chọn then có chiều rộng b=18 mm, chiều cao h=12 mm, chiều sâu rãnh then trên truc t1=8 mm, chiều sâu rãnh then trên may ơ t2=5,4 mm

- Khi đó, tại vị trí B1 nguy hiểm nhất :

W0 = = = 50323,6 mm3

Ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động khi trục quay một chiều:

= = = Mpa

4.2.7 Kiểm nghiệm then theo độ bền mỏi:

-Theo bảng 10.9, ta chọn Kσ = 1,75 với σb = 510 MPa ≤ 600 MPa

Do đó điều kiện bền mỏi của trục tại tiết diện B được thỏa

4.2.8 Kiểm nghiệm độ bền của then:

-Vật liệu : thép 45Cr ;

-Với đường kính trục d = 65 mm, ta chọn then bằng có kích thước

mặt cắt ngang bxh = 18x11 ; chiều sâu rãnh then trên trục t = t1= 8

mm và trên mayơ t2 = 5,4 mm ; chiều dai then chọn l = 100 mm

5 Thiết kế ổ lăn cho trục

5.1 Thông số đầu để thiết kế ổ lăn cho trục I:

-L c d c tr c: Fự ọ ụ a1=722,4 N

-d1 = 40 mm

-Lh= 24000 giờ

-S vòng quay: nố I=696 vg/phút

Thi t k lăn trên tr c I ế ế ổ ụ

- T i tr ng hả ọ ướng tâm tác d ng lên B:ụ ổ

FrB = = = 2795,1 N

T i tr ng tác d ng lên D:ả ọ ụ ổ

FrD = = = 2736,6 N

- Vì F rB �F rD nên tính toán theo FrB

T s < 0,3 (ỉ ố Do vòng trong c a lăn quay nên ch n h s V =1 ủ ổ ọ ệ ố ) nên ta

H s ệ ố do t i tr ng tĩnh , do, và do do vòng trong quayả ọ

5.1.1 Tải trọng động quy ước:

Thi t k lăn trên tr c II ế ế ổ ụ

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ B:

FrA = = = 5645,9N

T i tr ng tác d ng lên D:ả ọ ụ ổ

FrC = = = 3648,8N

Vì FrA > FrC nên tính toán theo FrA

Đường kính trong d =60 mm,suy ra 2 ch s cu i c a kí hi u lăn là 12.ữ ố ố ủ ệ ổ

5.2.5 Tính toán lại tuổi thọ làm việc:

Tài liệu tham khảo:

1 Nguy n H u L cễ ữ ộ , Giáo trình c s thi t k máy ơ ở ế ế , NXB Đ i h c Qu c gia ạ ọ ố

2018

2 Nguy n H u L c, ễ ữ ộ Bài t p chi ti t máy ậ ế , NXB Đ i h c qu c gia 2017ạ ọ ố

3. Tr nh Ch t, Lê Văn Uy n, ị ấ ể Tính toán thi t k h d n đ ng c khí ế ế ệ ẩ ộ ơ , t p ậ

m t, NXB Giáo d c Vi t Namộ ụ ệ