đồ án chi tiết máy-nguyễn hải sứ

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY GVHD : NGUYỄN HOÀNG VŨ

LỜI NÓI ĐẦU

Chi tiết máy là một môn học khoa học nghiên cứu các phương pháp tính toán và

thiết kế chi tiết máy. Giúp sinh viên hiểu được nhiều kiến thức quan trọng trước khi

tốt nghiệp và trong công việc tương lai của mình.

Thông qua đồ án môn học Chi tiết máy, sinh viên được hệ thống lại các kiến

thức đã học nhằm tính toán thiết kế chi tiết máy theo các chỉ tiêu chủ yếu về khả

năng làm việc, thiết kế kết cấu chi tiết máy, chọn cấp chính xác, lắp ghép và phương

pháp trình bày bản vẽ, về dung sai lắp ghép, chế độ làm việc cũng như những hỏng

hóc mắc phải khi làm việc và nguyên nhân gây ra. Do đó khi thiết kế đồ án chi tiết

máy phải thông thảo nhiều môn học trong ngành cơ khí cũng như các phần mềm đồ

hoạt máy tính hay khả năng vẽ của mình. Đặc biệt làm rèn luyện tính cẩn thận trong

việc tính toán, cũng như các số liệu cần chọn.

Lần đầu tiên làm quen với công việc thiết kế, với một khối lượng kiến thức tổng

hợp lớn, và có nhiều phần em chưa nắm vững, dù đã tham khảo các tài liệu, ý kiến

trên các trang mạng, cũng như những sinh viên khóa trước, trong tính toán không

thể tránh được những thiếu sót. Mong thầy cô giáo thông cảm.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, đặc biệt là thầy giáo Nguyễn

Hoàng Vũ đã hướng dẫn tận tình và cho em nhiều ý kiến quý báu cho việc hoàn

thành đồ án môn học này.

TP.Hồ Chí Minh Tháng ..... Năm2014

Sinh viên thực hiên

NGUYỄN HẢI SỨ

STTH : NGUYỄN HẢI SỨ - MSSV: 2113040051


……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………......................................................................

Điểm TP. HCM , Ngày ….Tháng 0 Năm2014

Giảng Viên Hướng Dẫn

Nguyễn Hoàng Vũ


Trang


M C L CỤ ỤSƠ ĐỒ ĐỘNG..............................................................................................................1

PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN..................................2

I. Chọn động cơ điện .......................................................................................................2

1. Công suất cần thiết...................................................................................................2

2. Số vòng quay đồng bộ của động cơ.........................................................................2

3. Chọn động cơ............................................................................................................2

II. Phân phối tỉ số truyền.....................................................................................................3

1. Tính lại tỉ số truyền chung.......................................................................................3

2. Phân phối tỉ số truyền chung...................................................................................3

3. Tính các thông số trên trục.....................................................................................3

PHẦN HAI:...........................................................................................................................5

TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI VÀ HỘP GẢM TỐC.............................................5

I. TÍNH BỘ TRUYỀN ĐAI..........................................................................................5

1. Tính và chọn loại đai.........................................................................................5

2. Bảng thông số bánh đai.....................................................................................8

II.THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG..................................................................9

1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng.......................................................................9

2. Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép........................................10

3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K...........................................................................11

4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng...................................................................11

5. Xác định chiều dài nón L................................................................................11

6. Tính vận tốc vòng chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng...........................12

7. Định chính xác hệ số tải trọng K và chiều dài nón L....................................12

8. Xác định môđun và số răng, chiều rộng bánh răng......................................12

9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của bánh răng.....................................................13

10. Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đột ngột............................14

11. Các thống số hình học chủ yếu của bộ truyền...............................................15

12. Tính lực tác dụng Sử dụng công thức 3.51 tr 54 ta có.................................16

13.Bảng thông số của bánh răng...............................................................................16



PHẦN III: THIẾT KẾ TRỤC ,THEN, Ổ LĂN, KHƠP NỐI........................................18

I. THIẾT KẾ TRỤC......................................................................................................18

1. Chọn vật liệu : Dùng thép 45 thường hóa, tra bảng 3-8/tr40 ta có:.......................18

2. Tính sơ bộ trục......................................................................................................18

3. Tính toán gần đúng...............................................................................................19

4. Xác định phản lực tại các gối đỡ, mômen xoắn và đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm.....................................................................................................21

5. kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi.....................................................................29

6. Bảng thông số trục...........................................................................................32

II. TÍNH THEN.........................................................................................................33

1. Trục I................................................................................................................33

2. Trục II...............................................................................................................33

3. Hình vẽ minh họa............................................................................................34

III. Ổ LĂN...................................................................................................................35

1. Trục I................................................................................................................35

2. Trục II...............................................................................................................36

3. Cố định trục theo phương dọc trục................................................................38

4. Bôi trơn ổ lăn...................................................................................................38

5. Bảng thông số...................................................................................................38

6. Ống lót ổ cho bánh răng côn nhỏ....................................................................39

7. Nắp ổ.................................................................................................................39

IV. KHỚP NỐI...........................................................................................................39

1. Mômen xoắn qua nối trục...............................................................................39

2. Theo trị số mômen tính và đường kính trục chọn kích thước nối trục.......39

3. Chọn vật liệu.....................................................................................................39

PHẦN IV :...........................................................................................................................41

TÍNH TOÁN CHỌN CÁC YẾU TỐ VỎ HỘP...............................................................41

VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC VỎ HỘP..............................................................................41

I. VỎ HỘP....................................................................................................................41

1. Chiều dày................................................................................................................41

1. Gân tăng cường:...............................................................................................41

2. Đường kính bu lông.........................................................................................41



3. Mặt bích ghép nắp và thân..............................................................................41

4. Kích thước gối trục đường kính ngoài và tâm lỗ vít: D3; D2 xác định theo kích thước nắp ổ.........................................................................................................42

5. Mặt đế hộp........................................................................................................42

6. Bảng thông số...................................................................................................43

II. CÁC CHI TIẾT KHÁC......................................................................................44

1. Chốt định vị:.....................................................................................................44

2. Cửa thăm..........................................................................................................44

3. Nút thông hơi....................................................................................................44

4. Nút thao dầu.....................................................................................................45

5. Que thăm dầu...................................................................................................45

6. Vòng phớt.........................................................................................................46

7. Vít nâng.............................................................................................................46

PHẦN V :............................................................................................................................47

BÔI TRƠN VÀ ĐIỀU CHỈNH ĂN KHỚP......................................................................47

I. Bôi trơn hộp giảm tốc.............................................................................................47

II. Lắp bánh răng lên trục và điều chỉnh ăn khớp................................................47

1. Lắp bánh răng lên trục....................................................................................47

2. Điều chỉnh ăn khớp..........................................................................................47

PHẦN VI :...........................................................................................................................48

LẬP BẢNG KÊ CÁC KIỂU LẮP, TRỊ SỐ SAI LỆCH GIỚI HẠN.............................48

VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP..............................................................................................48

PHẦN VII :.........................................................................................................................50

QUY TRÌNH THÁO LẮP HỘP GIẢM TỐC THEO MÔ HÌNH 3D...........................50

VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................50

PHẦN VII: QUY TRÌNH THÁO LẮP HỘP GIẢM TỐC THEO MÔ HÌNH 3D VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................51


Trang


SƠ ĐỒ ĐỘNG

1 Băng tải

2 Hộp giảm tốc

3 Đai truyền

4 Động cơ

STTH : NGUYỄN HẢI SỨ - MSSV: 2113040051 1

Trang


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

I. Ch n đ ng c đi n .ọ ộ ơ ệ

1. Công su t c n thi t.ấ ầ ế

Công suất trên trục công tác

N= P . v1000

= 3000.1,4

1000 = 1,2 kW

Hiệu suất của hệ thống:

Tra bảng 2.3 tr27 ta có bảng số liệu sau:

Tên gọi HIệu suât η

Hiệu suất khớp nối ηk= 1

Hiệu suất bộ truyền bánh răng côn ηbr = 0,96

Hiệu suất bộ truyền đai ηđ= 0,95

Hiệu suất một cặp ổ lăn ηol = 0,99

Hiệu suất truyền động của hệ thống η là

η = ηk.ηbr.ηđ (ηol)2 = 1.0,96.0,95.0,992 = 0,9

Công suất cần thiết trên trục động cơ

Nct = N ct

η =

1,20,9

=1,3 kW ( Công thức 2.1 ) tr 27

2. S vòng quay đ ng b c a đ ng c .ố ồ ộ ủ ộ ơ

Số vòng quay trên trục công tác:

ntang= 60.1000 . v

π . D ( vg/ph)

= 60.1000 .1,4

3,14.320 = 83 ( vg/ph)


Trang


3. Ch n đ ng c .ọ ộ ơ

Điều kiện chọn động cơ

Công suất động cơ thoã mãn

Nđc ≥ Nct = 1,3 (kW)

Tra bảng 2P tr 327. Chọn động cơ có ký hiệu A0C2-31-6 có các thông số sau:

Công suất động cơ: Nđc = 2(kW)

Số vòng quay động cơ: n = 900 (vg/ph)

II. Phân ph i t s truy n.ố ỉ ố ề

1. Tính l i t s truy n chungạ ỉ ố ề

ic= nđc

nct( Công thức trang 30)

= 90083

= 10,8

2. Phân ph i t s truy n chung.ố ỉ ố ề

Ch n iọ đ = 3 ( 2÷ 6 ) B ng 2-2 trang 32 .ả

Ta có i = iđ.ibr

→ ibr = iiđ

= 10,8

3 = 3,6

3. Tính các thông s trên tr c.ố ụ

a. Công suất.

Công suất động cơ trên trục 1 là:

N1= Nct. η1 =1,3.0,95 = 1,2 (KW)

Công suất động cơ trên trục 2 là:

N2 = N1 η2 .η3 = 1,2 .0,96.0,99 = 1,14 (Kw)

b. Số vòng quay

Số vòng quay của động cơ là:


Trang


nđc =900 (vg/ph )

Số vòng quay của trục 1 là:

n1= nđc

iđ =

9003

= 300 (vg/ph )

Số vòng quay của trục 2 là:

n2= n1

ibr =

3003,6

= 83 (vg/ph)

c. .Mômen xoắn

Mômen xoắn của trục động cơ là:

M= 9,55.106 . Nđc

nđc

= 9,55.106 .2900

= 21222 ( N.mm )

Mômen xoắn của trục 1 là:

M1= 9,55.106 . N1

n1

= 9,55.106 .1,2300

= 38200 ( N.mm )

Mômen xoắn của trục 2 là:

M2= 9,55.106 . N2

n2

= 9,55.106 .1,1483

= 131169 ( Nmm )

d. Bảng kết quả tính toán

Trục

Thông số

Động cơ I II

Tỷ số truyền u 3 3,6

Số vòng quay v/ph 900 300 83

Công suất kW 2 1,2 1,14

Moment xoắn 21222 38200 131169


Trang



Trang


PHẦN HAI:

TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN NGOÀI VÀ HỘP GẢM TỐC

I. TÍNH B TRUY N ĐAIỘ Ề

1. Tính và ch n lo i đaiọ ạ

Theo bảng 5.11 tr92 sách chi tiết máy có thể chọn ký hiệu tiết diện đai hình thang A hoặc Б Ta tính toán theo 2 phương án :

1 Chọn loại đai

Loại tiết diện đai hình thang A Б

Kích thước tiết diện đai a x h 13.8 17.10,5

Tiết diện đai F (mm2) 81 138

2 Đường kính bánh đai nhỏ D1 (mm) 140 200

Vận tốc đai v = π . D1nđ

60.1000 = 0,047.D1 (m/s) tr 93

V < Vmax = (30÷35) m/s

6,5 9,4

3 Đường kính bánh đai lớn : D2

D2=n1

n2. (1-0,02).D1= 3,54.D1

Chọn D2 theo tiêu chuẩn: theo bảng 5-15 tr 93

495

500

708

710

Số vòng quay của trục bị dẫn

n2' = ( 1- 0,02).900.

D1

D2

n2 sai lệch rất ít so với yêu cầu :

Tỉ số tryền i=n

n2,=900

n2,

247

3,64

248

3,62


Trang


4. Khoảng cách trục A sơ bộ theo bảng 5-16 ttr 94

A=D2 (mm) 500 710

5 Chiều dài đai L theo khoảng cách trục A sơ bộ: Theo công thức 5-1 tr 83

L = 2A + 0,5.(D1 + D2 ) + ( D2−D1 )2

4 A

Lấy L theo tiêu chuẩn bảng 5-15 tr 92

Kiểm nghiệm số vòng quay

u = vL

đều nhỏ hơn umax = 10

2070 294

1

2120

Thỏa

300

0

Thỏ

a

6. Khoảng cách trục A theo chiều dài L tiêu chuẩn theo công thức 5- 2 tr 83

A= 2 L−π . ( D2+D1 )+√ [2 L−π ( D 2+D 1) ]2−8. ( D2−D1 )2

8

Khoảng cách A thoả mản điều kiện 5-19 tr 95

0,55.(D1+D2)+h ≤A≤2(D1+D2)

527 527

Khoảng cách nhỏ nhất , cần thiết để mắch đai

Amin = A – 0,015L , mm 495,2 482

Khoảng cách lớn nhất , cần thiết để tạo lưc căng

Amax = A + 0,03L , mm 590,6 617

7 Góc ôm theo cụng thức [5-3] trang 83

1 = 1800 – D2−D1

A.570

2 = 1800 + D2−D1

A.570

1410 1240

2180 2350


Trang


Góc ôm thỏa mãn điều kiện α1 ≥1200

8 Xác định số đai Z cần thiết.

Chọn ứng suất căng ban đầu σ0 = 1,2 N/mm2(bảng 5-17 trang

95) và theo trị số D1 tra bảng 5-17 ta được ứng suất có ích

cho phép [σp]o N/mm2

Các hiệu số :

1,7 1,74

Ct ( tra bảng 5-6 ) trang 89 0,9 0,9

Cα( tra bảng 5-18) trang 95 0,92 0,86

Cv(tra bảng 5-19) trang 95 1 1

Số đai tính theo công thức : (5-22) trang 95 sách thiết kế

chi tiết máy. Z ≥1000. N

v . [σ p ] .C t .Cα .Cv .F

Tính được z 1,75 0,744

Lấy số đai 2 1

9 Định kích thước của bánh đai

Chiều rộng bánh đai [ công thức (5-23) trang 96 và số liệu

trang 257 sách thiết kế chi tiết máy]

B = (Z – 1)t + 2s

Các kích thước t; S xem bảng 10-3 trang 257

Đường kính ngoài của bánh đai (5-24) trang 96

Bánh dẫn Dn1= D1+2.h0

Bánh bị dẫn Dn2= D2 + 2.h0

36

16;10

147

507

25

20;12,5

210

720

10 Tính lực căng ban đầu so

Lực căng ban đầu đối với mỗi đai

S0 = σ0. F (N) [công thức (5-25)] trang 96 97 165

Lực tác dụng lên trục


Trang


Rđ = 3S0Zsinα1

2 (N ) [công thức (5-26)] trang 96

549 437

K t lu n : Qua tính toán, so sánh các s li u ta th y k t c u b truy n đai ế ậ ố ệ ấ ế ấ ộ ềthang lo i ạ A nhỏ gọn hơn bộ truyền đai loại Б, loại A đơn giản hơn, ít tốn kém hơn. Vì thế ta chọn loại đai A.

2. B ng thông s bánh đaiả ố

THÔNG SỐ GIÁ TRỊ

B truy n đai lo iộ ề ạ A

Di n tích ti t di n F (mmệ ế ệ 2) 81

Đ ng kính bánh đai nh Dườ ỏ 1, (mm) 140

Đ ng kính bánh đai l n Dườ ớ 2, (mm) 500

Chi u dài đai L (mm)ề 2120

Kho ng cách tr c A (mm)ả ụ 527

Góc ôm α1 1410

S đai c n thi t Zố ầ ế 2

Chi u r ng bánh đai B (mm)ề ộ 36

Đ ng kính ngoài cùng c a bánh d n Dườ ủ ẫ n1 (mm) 147


Trang


Đ ng kính ngoài cùng c a bánh b d n Dườ ủ ị ẫ n2

(mm) 507

L c căng ban đ u Sự ầ 0 (N) 97

L c tác d ng lên tr c Rự ụ ụ đ (N) 549


Trang


Hình vẽ sơ bộ bánh đai

II.THI T K B TRUY N BÁNH RĂNGẾ Ế Ộ Ề Các thông số đầu vào:

Momemt xoắn trên trục I: T1= 38200 N.mm

Công suất trên trục: N1= 1,2 kw

Số vòng quay trục I: n1= 300 v/ph

Số vòng quay trục II: n2 = 83 v/ph

Tỷ số truyền: i = 3,6

1. Chọn vật liệu chế tạo bánh răng

Tra bảng [3.6] tr 39 ta có:

Bánh lớn chọn thép đúc 45 thường hóa


Trang


Bánh nhỏ chọn thép 50 thường hóa

Cơ tính của thép đúc 45 thường hóa tra bảng 3.8 tr 40

Chọn đường kính phôi: 300÷500 mm

σbk= 560 N/mm2, σch= 280 N/mm2, HB= 170

Cơ tính của thép 50 thường hóa tra bảng 3.8 tr 40

Chọn đường kính phôi dưới < 100 mm

σb2= 620 N/mm2, σch1= 320 N/mm2, HB= 210

2. Định ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép

a. Ứng suất tiếp xúc cho phép

Số chu kỳ làm việc của bánh lớn

N2= 60.u.n2.T ( Công thức 3.3) tr 42

Tróng đó:

n2 – là số vòng quay trong mọt phút của bánh răng lớn

Tổng số thời gian làm việc:T=3,5.300.8.2 = 16800

u là số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay được một vòng

Vậy ta có: N2= 60.u.n2.T


Trang


= 60.1.83.16800 = 8,36.107> N0=107

Do vậy hệ số chu kỳ ứng suất tiếp xúc: K’N=1

Tra bảng 3.9 tr 43 ta có ứng suất tiếp xúc cho phép

Bánh lớn: [σ]tx2=2,6.HB = 2,6.170 = 442 N/mm2

Bánh nhỏ: [σ]tx2=2,6.HB = 2,6.210 = 546 N/mm2

b. Ứng suất uốn cho phép

Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ và bánh lớn đều nhỏ hơn N0=5.106 cho nên lấy hệ số chu kỳ ứng suất uốn K”

N=1

Tính ứng suất uốn cho phép theo công thức

[σ]u =σ−1

n . kσ

. K N' (N/mm2) ( Công thức 3.6) tr 42

Trong đó:

σ-1 :Là giới hạn mỏi của vật liệu

n: Hệ số an toàn

Kσ: hệ số tập chung ứng suất

K”N : Hệ số chu kỳ ứng suất uốn K”

N =1


Trang


Bánh răng nhỏ:

Hệ số an toàn của bánh răng nhỏ (thép rèn) n = 1,5

Hệ số tập trung ứng suất Kσ =1,8

Giới hạn mỏi của thép 50 : σ-1= (0,4 ÷ 0,45).σbk = 0,4.620 = 248 (N/mm2)

Ứng suất uốn cho phép của bánh răng nhỏ:

[σ]u1=σ−1

n . kσ

. K N' =

2481,5.1,8

.1 = 91,85(N/mm2)

Bánh răng lớn:

Hệ số an toàn của bánh răng lớn (thép đúc) n = 1,8

Hệ số tập trung ứng suất Kσ= 1,8

Giới hạn mỏi của thép 45 : σ-1= (0,4 ÷ 0,45).σbk = 0,4.560 = 224 N/mm2

Ứng suất uốn cho phép của bánh răng lớn :

[σ]u2=σ−1

n . kσ

. K N' =

2241, 8 . 1 ,8

.1 = 69,13 (N/mm2)

3. Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K

Có thể chọn K = (1,3: 1,5) Ta chọn K = 1,3

4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng

ψL =bL

= 0,3

5. Xác định chiều dài nón L

L ≥ √ i2+1. 3√[ 1,05.106

(1−0,5. ѱ L) . i . [ σ ] tx ]2

.K . N

0,85. ѱ L . n2

(mm) (Công thức 3.11) tr 45

L ≥ √3,62+1. 3√[ 1,05.106

(1−0,5.0,3 ) .3,6 .442 ]2

.1,3.1,2

0,85.0,3.83 = 132,32( mm)

6. Tính vận tốc vòng chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng

v =π . d tb 1 . n1

60.1000 =

2.π . L (1−0,5. ѱL ) .n1

60.1000 .√ i2+1 (m/s) ( Công thức 3.18) tr 46


Trang


= 2.3,14 .132,32 (1−0,5.0,3 ) .300

60.1000 .√3,62+1 ≈ 0,94 (m/s)

Với v≈ 2 (m/s) chọn cấp chính xác 9 ( bảng 3-11) tr 45

7. Định chính xác hệ số tải trọng K và chiều dài nón L

Hệ số tải trọng K được xác định theo công thức:

K = Ktt.Kđ (Công thức 3.19) tr 47

Ktt Hệ số tập trung tải trọng : Ktt=1( bảng 3.12) tr 47

Kđ Hệ số tải trọng động: Kđ=1,45(bảng 3.13) tr 48

Vậy hệ số tải trọng: K = 1.1,45 = 1,45

Khác với dự đoán ở trên là 1,3

Tính lại chiều dài nón:

L= Lsb.3√ K

K sb (mm) (Công thức 3- 21 tr 49)

= 132,32.3√ 1,451,3

=137,22( mm)

8. Xác định môđun và số răng, chiều rộng bánh răng.

Môđun: ms=(0,02÷0,03)L(mm) (Công thức 3- 23 tr 49)

= (0,02:0,03). 137,22

Lấy ms = 0,02.L = 0,02.137,22 = 2,7444

Lấy ms= 3(mm)(bảng 3-1 tr34)

Số răng bánh dẫn

Z1 = 2L

ms .√ i2+1 (Công thức 3- 25 tr 49)

Z1 = 2 .137,22

3.√3,62+1 = 24,48 Lấy Z1 = 24 răng

Ta có:

Z2 = i.Z1 (Công thức 3- 27 tr 49)

= 3,6.24 = 86,4 răng Lấy Z2 = 86 răng


Trang


Tính chính xác chiều dài nón

L = 0,5.ms.√ z12+z2

2 (mm) bảng 3.5 tr 37

= 0,5.3.√242+862 = 133,92 (mm)

Chiều dài răng theo công thức trang 44

b =ψ L.L = 0,3.133,92 = 40,175 mm. Lấy b = 40 mm

Môđun trung bình

Mtb = ms.L−0 , 5 .b

L (mm)

bảng 3.5 tr 37

=3.133,92−0 ,5 . 40

133,92 =2,55 mm

9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của bánh răng

Góc mặt nón lăn bánh răng nhỏ

tanφ1= 1i (bảng 3-5) tr 37

= 1

3,6 = 0.27

Suy ra: φ1 = 160

Số răng tương đương cưa bánh nhỏ

Ztd1 = Z1

cosφ1 (Công thức 3- 38 tr 52)

= z1

cos16 =

240 .96

= 25

Góc mặt nón lăn bánh lớn

tanφ2= i = 3,6 (bảng 3-5) tr 37

Suy ra: φ2 = 740

Số răng tương đương của bánh lớn

Ztd2 = Z2

cosφ2 (Công thức 3- 38 tr 52)


Trang


= 86

cos740 = 312

Theo bảng 3.18 tr 52 và số răng tương đương tìm được thì hệ số dạng răng

Bánh nhỏ : y1 = 0,429 Bánh lớn : y2 = 0,517

Ứng suất uốn tại chân răng bánh nhỏ

σu1 = 19 ,1 . 106 . K . N

0 ,85 . y1 mtb2 . z1 . n .b

≤ [σ]u (N/mm2) (Công thức 3- 35 tr 51)

= 19 ,1.106 1 , 45 .1,2

0 ,85 .0 , 429 . 2,552 . 24.300.40= 48,66 N/mm2 < [σ]u1= 91,85 N/mm2

Ứng suất uốn tại chân răng bánh lớn

σu2 =σu1.y1

y2 (N/mm2) (Công thức 3- 40 tr 52)

=48,66.0,4290,517

= 40,37N/mm2< [σ]u2= 69,13 N/mm2

10. Kiểm nghiệm sức bền của răng khi chịu quá tải đột ngột

Ứng suất tiếp xúc cho phép khi quá tải

[σ]txqt = 2,5.[σ]Notx ( Công thức 3.43 tr 53)

Bánh nhỏ:[σ]txqt1 =2,5.546 =1365 N/mm2

Bánh lớn: [σ]txqt2= 2,5.442 =1105 N/mm2

Ứng suất uốn cho phép: [σ]uqt= 0,8.σch ( Công thức 3.46 tr 53)

Bánh nhỏ: [σ]uqt1 =0,8.320= 256 N/mm2

Bánh lớn: [σ]uqt2 =0,8.280 = 224 N/mm2

Chỉ cần kiểm nghiệm sức bền tiếp xúc đối với bánh lớn có [σ]txqt nhỏ hơn.

[σ]txqt = 1,05. 106

( L−0,5. b ) . i.√ ( i+1 )

32 . KN

0,85. b . n2

≤[σ]txqt2 = 1105 N/mm2 ( Ct 3.15 tr 45)

= 1,05. 106

(133,92−0,5.40 ) .3,6.√ (3,6+1 )

32 .1,45 .1,2

0,85.40 .83 = 199,68 ≤ [σ]txqt2=1105 N/mm2

Kiểm nghiệm sức bền uốn


Trang


σuqt=σ.Kqt ≤ [σ]txqt ( Cthức 3.42 tr 53)

Với Kqt hệ số quá tải lấy Kqt= 2

Bánh nhỏ: [σ]txqt1= σu1.Kqt

= 48,66.2= 97,32 N/mm2<[σ]txqt1 =256 N/mm2

Bánh lớn: [σ]txqt2= σu2.Kqt

= 40,37.2 = 80,74 N/mm2<[σ]uqt1=224 ( N/mm2)

11. Các thống số hình học chủ yếu của bộ truyền

Đường kính vòng chia (vòng lăn)

Tra bảng công thức 3.5 trang 37

d1 = ms1.z1 = 3.24 =72 mm

d2 = ms2.z2 = 3.86 = 258 mm

Đường kính vòng đỉnh

Tra bảng công thức 3.5 tr 37

De1 = ms( z1 + 2cosφ1) =3.(24 + 2.cos16o) = 78 mm

De2 = ms( z2 + 2cosφ2) = 3.(86 + 2.cos74o) = 260 mm

Đường kính trung bình

Tra bảng công thức 3.5 tr 37

dtb1 = d1.(1 –0 ,5 . b

L) = 72.(1 –

0 ,5 . 40133,92

) = 61mm

dtb2 = d2.(1 – 0 ,5 . b

L)) = 258.(1 –

0 ,5 . 40133,92

) = 219 mm

Đường kính vòng chân( sách vẽ kỹ thuật- Trần Hữu Quế- tr 156)

dc1= m. ( z1- 2,4cosφ1) =3. (24- 2.4. cos160) = 65 mm

dc2= m. ( z2- 2,4cosφ2)= 3. (86- 2.4. cos740)= 256 mm

Góc chân răng: ( Công thức bang 3-5 trang 37 )

γ1 =γ2 =γ= arctan1, 25 . ms

L = arctan

1, 25 . 3133,92

=1036’14’’


Trang


Góc đầu răng : Δ1=Δ2=Δ=arctag

ms

L=arctag

3133 ,92

=1016’59’’

(Công thức bang 3-5 trang 37 )

Góc mặt nón chân răng: (Công thức bang 3-5 trang 37 )

ϕi 1=ϕ1−γ = 16o – 2o = 14o

ϕi 2=ϕ2−γ = 74o -2o = 72o

Góc mặt nón đĩnh răng : (Công thức bang 3-5 trang 37 )

ϕe 1=ϕ1+Δ= 16o + 1o = 17o

ϕe 2=ϕ2+Δ = 74o + 1o = 750

12. Tính lực tác dụng Sử dụng công thức 3.51 tr 54 ta có

a. Đối với bánh nhỏ:

Lực vòng: P1 = 2. M x

mtb . z1 =

2.382002,55.24

= 1248 N

Lực hướng tâm: Pr1 =P1.tanα.cosφ1 =1248.tan20o.cos16o = 436N.

Lực dọc trục: Pa1 = P1.tanα.sinφ1= 1248.tag20o.sin16o= 125 N

b. Đối với bánh lớn

Lực vòng: P2 = P1 = 1248N Lực hướng tâm: Pr2= Pa1 = 125N

Lực dọc trục: Pa2 = Pr1 = 436 N

13.B ng thông s c a bánh răngả ố ủ

Tên thông sốBánh

nhỏBánh lớn

Chiều dài nón L 133,92

Mô đun trên mặt nón lớn ms 3

Mô đun trung bình mtb 2,55

Góc mặt nón lăn (mặt nón chia) ϕ 16o 74o


°

74°


Đường kính vòng lăn (vòng chia ) d 72 258

Đường kính vòng lăn (vòng chia ) trung bình dtb 61 219

Đường kính vòng đĩnh (khi chiều cao đầu răng h=ms ) 78 260

Góc chân răngγ (khi chiều cao răng h =1,25 ms) 1o36’14’’

Đường kính vòng chân răng 65 256

Góc đầu răng Δ ( khi chiều cao đầu răng h’ = ms) 1o16’59’’

Góc mặt nón chân răng 14 72

Góc mặt nón đĩnh răng 17 75

Bề rộng bánh răng 40 40

Vẽ sơ bộ bánh răng:


Trang


PHẦN III: THIẾT KẾ TRỤC ,THEN, Ổ LĂN, KHƠP NỐI

I. THI T K TR CẾ Ế Ụ 1. Chọn vật liệu : Dùng thép 45 thường hóa, tra bảng 3-8/tr40 ta có:

Độ rắn HB = 200 ,

Giới hạn bền kéo σbk =600 N/mm2,

Gới hạn chảy σch = 300 N/mm2

2. Tính s b tr cơ ộ ụ

Tính sơ bộ đường kính trục

Đường kính sơ bộ trục được tính theo công thức

d =

3√ T0,2. [ τ ] (mm) ( CT 7-1 trang 114 )

mômen xoắn T (N/mm2)

Ứng suất cho phép [τ ] = 20…35 N/mm2 vì vật liệu trục là thép 45

Đối với trục I:

d1 =

3√ T 10,2. [ τ ]

=3√382000,2 .30

=18 ,53 mm

Lấy d1 = 20 mm

Đối với trục II:

d2 =

3√ T 20,2. [ τ ]

=3√1311690,2 .30

=27 , 96 mm

Theo bảng 18P trang 348 với d2 = 30 mm ,d1 = 20 ta chon sơ bộ bề rộng ổ lăn với

giá trị trung bình Bo = 17 mm

Tải trọng tác dụng lên trục

Lực tác dụng Giá trị (N)

Pt1 = Pt2 1248

Pr1=Pa2 436

Pa1=Pr2 125

Rđ 549


Trang


3. Tính toán g n đầ úng.

a) Các kích thước của hộp giảm tốc .

Pr1

Pr2

Pa1

Pt2

Pa2

Pt1

Rd

- Để tính các kích thước của trục ta dựa vào sơ đồ hình (7-2) tr 115.

- Các kích thước tra bảng 7.1 ta có:


Trang


+Khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay đến thành trong của vỏ hộp:

a = 10 mm

+Khe hở giữa bánh côn và thành trong của hộp: Δ = 10 (mm)

+Khoảng cách giữa các chi tiết quay: c= 10 mm

+Khoảng cách từ mặt cạnh của ổ đến thành trong của vỏ hộp: l2 =10mm

+Chiều rộng ổ lăn: Bo = 19 mm

+Chiều cao của nắp và đầu bu lông: l3 = 15 mm

+Khoảng cách từ nắp ổ đến mặt cạnh của chi tiết quay ngoài hộp:

l4 = 10 mm

+Khe hở giữa trục và bánh răng: l7 = 20 mm

+Khoảng cách giữa các gối đỡ trục bánh răng nhỏ:

l’=( 2,5 ÷ 3)d1 = ( 2,5 ÷ 3).25 = 2,5. 20 mm

Chọn l ’ = 50 mm

+ Chiều dài may ơ bánh răng nón lớn

lm = (1,2÷ 1,5). d2 =1,2. 30= 36 mm

+ Chiều dài may ơ bánh răng nón nhỏ

lm = (1,2÷ 1,5).d1 =1,2. 20= 24 mm


Trang


b) Khoảng cách giữa các điểm đặt lực .

Trục I:

Khoảng cách điểm đặt lực từ bộ truyền đai đến ổ lăn A

a1 =Bđ

2 + l4 + l3 +

Bo

2 =

362

+ 10 + 15+ 192

= 53 mm

Khoảng cách từ điểm đặt lực của bánh răng côn đên ổ lăn B

c1 = Bo

2 + l2 + a + ( bbr – 0,5.bbr.cosφ1)

= 192

+ 10 + 10 + (40 – 0,5.40.cos 16o ) = 50 mm

Khoảng cách giữa hai ô lăn: b1= 50 mm

Trục II:

+ Chiều dài của khớp nối l = 1,5d2 =1,5.30= 45 mm

Khoảng cách từ ổ lăn A2 đến điểm đặt lực chổ bánh đai

a2 = Bo/2 + l2 + a + 0,5(De1+dtb1) = 19/2 +10 +10 + 0,5(78 + 61) =99mm

Khoảng cách từ ổ lăn B2 đến điểm đặt lực bánh răng

b2 = Bo

2 + l2 + a + ( bbr – 0,5.bbr.cosφ2) =

= 192

+ 10 + 10 + (40 – 0,5.40.cos 74o ) = 64 ( mm )

4. Xác định phản lực tại các gối đỡ, mômen xoắn và đường kính trục tại

các tiết diện nguy hiểm

a. Trục I

Phản lực tại các gối đỡ

Theo phương x: ta có hệ phương trình

X (Fi) = 0 RAx – RBx + Pt1 = 0.


Trang


⇒

mA(Fi) = 0 1 RBx.b1 + (b1+c1).Pt1 = 0

⇒ RBX=Pt 1 . (b1+c1 )

b1

=1248.(50+50)50

= 2496 N

⇒ RAx = RBx- Pt1 = 2496 - 1248 = 1248 N

Theo phương Y:

Ta có hệ phương trình

Y (Fi) = 0 Rđ−¿ RAy −RBy + Pr1 = 0.

⇒ mA(Fi) = 0 −Rđ .a1−Pa 1.

d tb1

2 +Pr 1(b1+c1 ¿ - RBy.b1=0

⇒ RBy=−Pa1.

d tb1

2−Rđ . a1+Pr 1 .(b1+c1)

b1

= −125.

612

+549.53−436.(50+50)

50= 213,81 (N)

⇒ RAy = Rđ −RBy + Pr1= 549+ 213,81+ 436 = 771,19 N

Tính mômen xoắn tại các tiết diện nguy hiểm

Theo phương Y:

Tại z =[0;a1] thì: MY(n-n) = Rđ.al = 549.53= 29097 N.mm

Tại z = [a1;b1]

MuY(m-m)= Pr1.c1 = 436.50 = 21800 N.mm

Theo phương X:


Trang


Tại z = [a1;b1]: MuX(m-m)= P1.c1 = 1248.50= 62400 N.mm

Đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm

Đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm được tính theo công thức

d= 3√ M td0,1. [ τ ]

(mm)

[τ]= 50 N/mm2 - ứng suất xoắn cho phép

MTĐ - mômen xoắn Mtd=√ M x2+M y

2 +0,75. M t2

Tại tiết diện mặt cắt n-n :

Mtd(n-n)= √ M y(n−n)2 +0,75. M t 1

2 = √290972+0,75. 382002 = 44057,5 N.mm

d(n-n)= 3√ M td (n−n)0,1. [ τ ]

= 3√ 44057,50,1.50

= 20,6 mm

Tại tiết diện mặt cắt m-m:

Mtd(m-m)= √ M x(m−m )2 + M y(m−m)

2 +0,75. M t2

= √624002+218002+0,75. 382002 = 73915 N.mm

d(m-m)= 3√ M td (m−m)0,1. [ τ ]

= 3√ 739150,1.50

= 24,5 N.mm

Tại tiết diện chổ lắp bánh răng và bánh đai:

Mtd = √0,75. Mt2

= √0,75 .382002 = 33082,17 N.mm


Trang


d= 3√ M td0,1. [ τ ]

= 3√ 33082,170,1.50

= 19 mm

Từ những tính toán trên phát từ yếu tố công nghệ, ta có thể lựa chọn đường

kính trục I như sau:

Đường kính thân trục : d = 30 mm

Đường kính ngỗng trục d = 35 mm

Đường kính vai trục : d = 40 mm

Biểu đồ nội lực


Trang


53 50 50

n

n m

mRdRAy RAx RBy RBx

Pr1

Pt1

Pa1A B

(+)

(-)(-)

549

222,19

436

(+)

(-)

29097

17987,5

3812,5

QY

Muy

(+)

(-)

(+)

1248

1248

62400

38200

Qx

Mux

Mx


Trang


b. Trục II

Phản lực tại các gối đỡ

Phương X:

∑C X= -Pt 2+RDx+RCx =0 (1)

∑ mCx= −Pt 2 . a2+RDx .(a2+b2) = 0 (2)

Từ (2) ¿>RDx=P t 2 . a2

¿¿ = 1248.99

(99+64) = 757,98 (N)

Thế RDx vào (1) ¿>¿ RCx= Pt 2-RDx= 1248-757,98= 490,02 (N)

Phương Y :

∑CY= RCy-Pr 2-RDy = 0 (3)

∑ mCy = −Pr 2 . a2 - RDy.(a2+b2)+Pa2.d tb2

2 = 0 (4)

Từ (4) ¿>RDy= −Pr 2 . a2+Pa 2.

d tb2

2(a2+b2)

= −125.99+436.

2192

99+64 = 216,97 (N)

Thế RDy vào (3) ta được :

RCy= RDy + Pr 2 = 216,97 + 125 = 341,97 (N)

Mômen xoắn tại các tiết diện nguy hiểm

Chỉ xét tại tiết diện lắp bánh răng

Theo phương X:

MuX =RCX. a2 = 490,02.99 = 48511,98 N.mm

Theo phương Y:

Tại z = [0;a2] :


Trang


MuY = RCY. a2 =341,97.99 = 33855,03 N.mm

Đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm

Tại tiết diện lắp bánh răng:

Mtd(br)= √ M x2+M y 1

2 +0,75. M t2

= √48511,982+33855,032+0,75.1311692 = 128076,3 N.mm

d(br)= 3√ M td (br)0 ,1 . [ τ ]

= 3√ 128076,30 , 1.50

= 29,47 mm

Tại tiết diên lắp ổ lăn:

Mtd(ol) = √0,75. Mt2

Mtd(ol) = √0,75. 1311692 = 113595,68 N.mm

d(ol)= 3√ M td (ol)0 ,1 . [ τ ]

= 3√ 113595,680 ,1 .50

= 28,3 N.mm

Biểu đồ nội lực


Trang


RcyRcx

Pa2

RDyRDx

Pt2 Pr2CD

99 64

(+) (+)

(+)

(-)

(+)

(-)

(+)

341,97216,97

33855,03

13886,97

490,02

757,98

48511,98131169

Qy

Muy

QX

Mux

MX


Trang


Từ những tính toán trên và xuất phát từ yếu tố công nghệ ta có thể lựa chọn đường kính trục II như sau:

Đường kính thân trục : d = 40 mm

Đường kính ngỗng trục : d = 35 mm

Đường kính vai trục: d = 45 mm

5. kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

I. Trục I

Kiểm nghiệm ơ tiết diện (m-m)

Đường kính trục đã chọn: d = 30 mm

Kết cấu trục vừa thiết kế dảm bảo được độ bền mỏi nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nghuy hiểm thỏa mản điều kiện sau:

n= nσ . nτ

√nσ2+nτ

2 ≥ [n] (Công thức 7-5 tr 120)

Với [n] = 1,5 ... 2,5

Hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất pháp

Nσ =

σ−1

kσ

εσ . β. σa+ѱ σ . σm

(Công thức 7-6 tr 120)

Hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất tiếp

Nτ =

τ−1

kτ

ετ . β. τa+ѱ τ . τ m

(Công thức 7-7 tr 120)

Trục quay một chiều nên ứng suát pháp (uốn)biến đổi theo chu kỳ đối xứng

σa = σmax= -σmin= Mu

W ; σm = 0

Với Mu =√ M Y (m−m)2 +M X (m−m)

2 ¿√624002+218002 = 66098 N.mm

W=π . d3

32 =3 ,14 .303

32= 2649


Trang


σ a= Mu

w =

660982649

= 25 N/mm2

Ứng suất tiếp( xoắn) biến đổi theo chu kỳ động mạch

τa = τm= τmax

2=

M x

2. w0 ; σm = 0

Với Mx = MT = 38200 N.mm

W0 = 2.W = 2. 2649 = 5298

Vậy τ a=MT

w0=

382002.5298

= 3,6 N/mm2

Giơí hạn mỏi uốn và xoắn ứng với chu kỳ đối xứng

σ-1= (0,4 ÷0,5).σb Lấy σ-1 = 0,45. σb = 0,45.600 = 270 N/mm2

τ-1= (0,2 ÷0,3).σb Lấy τ-1 = 0,25.σb = 0,25.600 = 150 N/mm2

Hệ số xét đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình dến sức bền mỏi ψσ và ψτ chọn theo vật liệu.

Đối với thép các bon trung bình: ψσ = 0,1; ψτ = 0,05

Hệ số kích thước tra bảng 7.4[2] : ετ = 0,73 εσ =0,85

Hệ số tăng bền: β= 1 (Không dùng phương pháp tưng bền)

Hệ số tập trung ứng suất thực tế tra bảng 7-6 tr 125 : kτ = 1,85 ; kσ = 3,1

Thay các trị số tìm được vào công thức 7.6 và 7.7 ta có

Nσ= σ−1

kσ

εσ . β. σa+Ѱ σ σ m

=270

3,10,85.1

.25+0,1.0= 2,9

nτ = τ−1

kτ

ετ . β. τa+Ѱ τ τm

=150

1,850,73.1

.3,6+0,05.3,6= 16,1

Thay trị số nτ và nσ vào 7.5

N= nσ . nτ

√nσ . nτ

=2,9.16,1

√2,92+16,12 = 2,85 ≥ [n] = 1,5 ... 2,5

Vậy tại tiết diện m – m đảm bảo dược về độ bền mỏi


Trang


Kiểm tra tại tiế diện trục chổ lắp bánh răng

Ta chỉ cần tính một số giá trị các giá trị khác đã tính ơ tiết diện m – m

Với đường kính d = 30 vì ở đây có lắp then nên

Tra bảng 7.3b tr 122 ta có:

Kích thước then: b.h = 8.7

moomen cản uốn: W= 2320 mm3

Moomen cản xoắn : W0 = 4970 mm3

Moomen Mu = My = 21800 N.mm Mx = MT = 38200 N.mm

Ứng suát pháp (uốn)biến đổi theo chu kỳ đối xứng

σ a = Mu

w =

218002320

= 9,39 N/mm2


τ a=M x

2. W 0 =

382002.4970

= 3,84 N/mm2

Tra bảng 7.4[2] trang 123 ετ = 0,77 và εσ =0,88

Hệ số tập trung ứng suất do rảnh then 7-8 tr 127: kτ = 1,5 ; kσ = 1,63

Thay các trị số tìm được vào công thức 7.6 và 7.7ta có

Nσ=

σ−1

kσ


=270

1,630,88.1

.9,39+0,1.0= 15,5

nτ = τ−1

kτ


=150

1,50,77.1

.3,84+0,05.3,84 = 19,55

Thay trị số nτ và nσ vào 7.5

N= nσ . nτ

√nσ . nτ

=15,5.19,55

√15,52+19,552 = 12 ≥ [n] = 1,5 ... 2,5

Vậy tại tiết diện chổ lắp bánh răng đảm bảo độ bền mỏi

II. Trục II


Trang


Đối với trục II ta kiểm tra tại tiết diện chổ lắp bánh răng:

Ta chỉ cần tính một số giá trị các giá trị khác đã tính ơ tiết diện m–m trục I

Với đường kính d = 35 vì ở đây có lắp then nên :

Tra bảng 7.3b ta có:

Kích thước then: b.h = 10.8

moomen cản uốn: W= 3660 mm3

Moomen cản xoắn : W0 = 7870 mm3

Moomen Mu = √ M ux

2 +M uY2

= √48511,982+33855,032 = 59157,2 N.mm

Mx = MT = 131169 N.mm

Ứng suát pháp (uốn)biến đổi theo chu kỳ đối xứng

σa=Mu

w=

59167,23660

= 16 N/mm2


τa=M x

2.w0 =

1311692.7870

= 8 N/mm2

Tra bảng 7.4[2] ετ = 0,73 và εσ =0,85

Hệ số tập trung ứng suất do rảnh then 7.8: kτ = 1,5 ; kσ = 1,63

Thay các trị số tìm được vào công thức 7.6 và 7.7 ta có

Nσ=

σ−1

kσ


=270

1,630,85.1

.16+0,1.0= 8,7

nτ =

τ−1

kτ


=150

1,50,73.1

.8+0,05. 8= 8,9

Thay trị số nτ và nσ vào 7.5[2]

N= nσ . nτ

√nσ . nτ

=8,7.8,9

√8,72+8,92 = 6,2 ≥ [n] = 1,5 ... 2,5


Trang


Vậy tại tiết diện chổ lắp bánh răng đảm bảo độ bền mỏi

6. Bảng thông số trục

Thông số

Trục I Trục II

Đường kính Chiều dài Đường kính Chiều dài

Thân trục d =30 mmlt1= 53 mm

d = 45 mm l = 40 mmlt2 = 64 mm

Nghỗng

trụcd = 35 mm

ln1 = 17 mmd = 35 mm

ln1 = 37 mm

ln2 = 17 mm ln2 = 40 mm

Đoạn trụcd = 40 mm l = 32 mm

d = 45 mm 89 mmd =33 mm l = 31 mm

Nối trục d = 33 116 mm

II. TÍNH THEN

1. Tr c Iụ

Theo đường kính trục I để lắp then là 30 , tra bảng 7.23 tr 143 chọn then có:

Kích thước danh nghĩa của then: b = 8 ,h = 7, t = 4,t1 = 3,1 , k = 3,5

Chiều dài then l = 0,8.lm

Chiều dài moay ơ: lm = 1,5.d = 1,5.30 = 45 mm

Vậy l = 0,8.lm = 0,8 .45 = 36 mm

Kiểm nghiệm sức bền dập: σd = 2. M x

d .k . l ≤ [σ]d N/mm2( công thức 7.11)

Ở đây Mx = 38200 N.mm; d = 30; k = 3,5; l = 36 mm

[σ]d = 150 N/mm2 bảng 7.20 ứng suất mối ghép cố định,tải trọng tỉnh, vật liệu thép 45


Trang


σ d =2.38200

30.3,5.36 = 20,21 N.mm2 <[σ]d= 150

Kiểm nghiệm về sức bền cắt:

τd= 2. Mxdbl

≤[τ]c (công thức 7.12 sách TKCTM)

Ở đây b = 8 ;[τ]c= 120 N/mm2 bảng 7.21;các thông số khác như trên:

τc =2.3820030.8 .36

= 8,84 N/mm2<[τ]c =120 N/mm2

2. Trục II

Theo đường kính trục II để lắp then là 40 mm, tra bảng 7.23 tr 143 chọn then

Kích thước danh nghĩa của then: b = 12; h = 8; t = 4,5; t1 = 3,6; k = 4,4

Chiều dài then l = 0,8.lm mm

Chiều dài moay ơ: lm = 1,2.d = 1,2.40 = 48 mm

Vậy l = 0,8.lm = 0,8 .48 = 38 mm

Kiểm nghiệm sức bền dập:

σd = 2. M x

d .k . l ≤ [σ]d N/mm2 (công thức 7.11 tr128 )

Ở đây Mx = 131169 N.mm ; d = 40; k = 4,4; l = 38 mm

[σ]d= 150 N/mm2 bảng 7.20 tr 142 ứng suất mối ghép cố định, tải trọng tỉnh, vật liệu thép 45

σ d =2.13116940.4,4 .38

= 39 N.mm2 <[σ]d= 150

Kiểm nghiệm về sức bền cắt:

τd= 2. Mxdbl

≤[τ]c

τc = 2.13116940.12.38

= 14 N/mm2< [τ]c =120 N/mm2

Ở đây b = 12 ; <[τ]c =120 N/mm2 bảng 7.21[2];các thông số khác như trên:

3.Bảng thông số


31 17 17 64

Ø33

Ø35

Ø40

Ø35

Ø30

Ø30

3253

89 40 40 116

Ø35

Ø45

Ø40

Ø35

Ø33

37

Trang


b h t t1 k l

Trục I 8 7 4 3,1 3,5 36

Trục II 12 8 4,5 3,6 4,4 38

3. Hình vẽ minh họaTừ cách kết quả trên ta có thông số hình học trục sau:

Thông số trục I

Thông số trục II


Trang


III. Ổ LĂN

1. Tr c Iụ

Trục I chịu lực dọc trục nên ta chọn ổ bi đỡ chặn

Sơ đồ trục I:

SA RA Fa1 RB β SB

Dự kiến chọn góc trướcβ= 16o

Hệ số khả năng làm việc:

C = Q.(n.h)0,3≤Cbang( công thức 8-1 sách TKCTM )

Đối với trục I: n = 300 vg/ph

h =16800 giờ , bằng thời gian phục vụ máy

Q= (Kv.R+m.At)Kn.Kt (công thức 8-6 sách TKCTM)

Các hệ số:

m = 1,5 ,bảng 8.2 tr 161

Kt = 1 tải trọng tỉnh bảng 8.3 tr 162

Kn = 1 nhiệt độ làm việc dưới 100oC bảng 8.4 tr162

Kv = 1 vòng trong của ổ quay bảng 8.5 tr 162

RA =√ RAX2 +R AY

2 = √12482+771,192 = 1467 N

RB =√ RBX2 +RBY

2 = √24962+213,812 = 2505 N

SA = 1,3RA.tanβ = 1,3. 1467.tan 16o = 546,8 N

SB = 1,3.RB.tanβ = 1,3. 2505.tan 16o= 933,7 N

Tổng lực dọc trục:At= SA–Pa1– SB =546,8 –125-933,7= -511,9N

Vì At< 0 vậy ở đây chỉ có ổ A chịu lưc dọc trục


Trang


Tải trọng tương đương

QA= (Kv.RA+m.At)Kn.Kt = ( 1. 1467 + 1,5.511,9).1.1 = 2234,85 N =223,485 daN

QB= (Kv.RB+m.At)Kn.Kt = (1. 2505 + 1,5.0).1.1 = 2505 N

QA > QB nên tạ chọn ổ cho gối đỡ A,còn ổ của gối đớ B lấy cùng kích thước ổ của gối đớ B để tiện việc chế tạo và lắp ghép.

Ta có:

C = QA.(n.h)0.3 = 223,485.(300. 16800)0,3

Bảng 8-7 tr 164 cho (300. 16800)0,3 ≈ 110

C = 223,485.110= 24583,35

Tra bảng 18.P sách TKCTM

Ký hiệu ổ d (mm) Cbang D (mm) B (mm)

46207 35 33000 72 17

2. Trục II

RA Fa2 RB β

SA SB

Trục II chịu lực dọc trục nên ta chọn ổ bi đỡ chặn

Sơ đồ trục II:

Dự kiến chọn góc trước β= 16o

Hệ số khả năng làm việc:

C = Q.(n.h)0.3 ≤ Cbang

Đối với trục II: n = 83 vg/ph

h = 16800 giờ, bằng thời gian phục vụ máy

Q= (KV.R+mAt)Kn.Kt


Trang


Hệ số m = 1,5,bảng 8.2[2]

Kt = 1 tải trọng tỉnh (bảng 8.3[2]

Kn = 1 nhiệt độ làm việc dưới 100oC bảng 8.4

Kv = 1 vòng trong của ổ quay bảng 8.5[2]

RA =√ RAX2 +R AY

2 = √490,022+341,972 = 597,54 N

RB =√ RBX2 +RBY

2 = √757,982+216,972 = 788,42 N

SA = 1,3RA.tanβ = 1,3. 597,54.tan 16o = 222,74 N

SB = 1,3.RB.tanβ = 1,3. 788,42. tan 16o= 293,89 N

Tra bảng 17.P sách TKCTM ta được bảng số liệu sau

Ký hiệu ổ

d (mm) Cbang D (mm) B (mm)

46207 35 33000

Tổng lực dọc trục:At= SA – Pa2 – SB =222,74–436–293,89 = - 507,15 N

Vì At< 0 vậy ở đây chỉ có ổ A chịu lưc dọc trục

Tải trọng tương đương

QA = ( KV.RA+ m.At)KNKt

= (1. 597,54+1,5. 507,15).1.1 =1358,26N

QB = ( KV.RB+ m.At)KNKt

= (1. 778,42 + 1,5.0).1.1 = 778,42 N

QA > QB nên tạ chọn ổ cho gối đỡ A,còn ổ của gối đỡ B lấy cùng kích thước ổ của gối đớ A để tiện việc chế tạo và lắp ghép.

17


Trang


Ta có: C = QA.(n.h)0.3 = 1358,26.(83. 16800)0,3

Bảng 8-7 tr 164 cho (83.16800)0,3 ≈ 77,7

C = 1358,26. 77,7= 105536,8N=10553,68daN

3. Cố định trục theo phương dọc trục

Để cố định trục theo phương dọc trục có thể dùng nắp ổ và điều chỉnh khe hở của ổ bằng các tấm đệm kim loại giữa nắp ổ và thân hộp giảm tốc. Nắp ổ lắp với hộp giảm tốc bằng vít, loại nắp này dễ chế tạo và dễ lắp ghép.

4. Bôi tr n lănơ ổ

Bộ phận bôi trơn bằng mỡ, vì vận tốc truyền của bánh răng thấp, không thể dùng phương pháp bắn tóe để hắt dầu trong hộp vào bôi trơn bộ phận ổ. Có thể dùng mỡ loại T ứng với nhiệt độ làm việc từ 60 … 100oC và vận tốc từ 1500….3000 vg/ph (bảng 8.28[2])

Lượng mỡ chữa 2/3 chổ rổng của bộ phận ổ. Để mỡ không chảy ra ngoài và ngăn không cho dầu rơi vào bộ phạn ổ, nên làm vòng chăn dầu

5. Bảng thông số

Ký hiệu ổ d (mm) Cbang D (mm) B (mm)

46207 35 33000 72 17

46207 35 33000 72 17

6. Ống lót ổ cho bánh răng côn nhỏ

Làm bằng gang CЧ15-32

Chiều dày δ = 6 mm= chiều dày vai lót δ1 = chiều dày bích δ2 , vát mép 2 ÷3x 450 . đường kính trong d= đường kính ổ lăn= 72mm , c= 0,1, đường kính ngoài vát nép 2mmx 450 ,

Do ống lót lắp chung với nắp nên các kích thước Db =D2 ,

7. Nắp ổ

Theo bảng 10-28 tr 270 ta có bảng sau


Trang


D D1 D2 D3 Số lượng

72 90 115 M8 =8mm 6

Chiều dày nắp ổ bằng 0,7÷0,8 chiều dày thân

IV. KHỚP NỐI

Sử dụng nối trục vòng đàn hồi để nối trục ra của hộp giảm tốc với trục cưa băng tải

1. Mômen xo n qua n iắ ố tr cụ

Mx = T2 = 131169 N.mm

2. Theo trị số mômen tính và đường kính trục chọn kích thước nối trục

Tra bảng 9.11tr 234 sách TKCTM

d = 33 mm ; D = 140 mm ; d0 = 28 mm ; lv = 82 mm ; c = 4 mm ;

Do = D – do -14 = 98 mm

Vậy chiều dài then trục nối l = 0,8.lm = 0,8 .50 = 40 mm

Kích thước chốt:dc = 14 mm ; lc = 33 mm ; ren M10. số chốt Z= 6

Kích thước vòng đàn hồi: đường kính ngoài 27 mm,chiều dài toàn bộ các vòng

lv = 28 mm.

3. Chọn vật liệu

Nối trục làm bằng thép rèn 35; chốt làm bằng thép 45 thường hóa, vòng đàn hồi bằng cao su.

Ứng suất dập cho phép của vòng cao su : [σ]d = 2 N/mm2

Ứng suất uốn cho phép của chốt :[σ]u = 70 N/mm2

Kiểm nghiệm sức bền dập của vòng cao su ( Công thức 9-22 tr234)

σ d = 2 K . M x

Z . D 0 . lv . dc =

2.1,5 .1311696.98 .28 .33 = 0,72 ≤ [σ]u = 2 N/mm2

=> thỏa điều kiện

Kiểm nghiệm sức bền uốn của chốt ( Công thức 9-23 tr234)


Trang


σ u = K . M x . lc

0,1. Z .d c3 . Do

= 1,5.131169.33

0,1.6 .143 .98 = 40,2 ≤ [σ]u = 60 N/mm2

=> thỏa điều kiện

Trong đó: K= 1,5 – hệ số tải trọng động, tra bảng 9.1 tr 222


Trang


PHẦN IV :

TÍNH TOÁN CHỌN CÁC YẾU TỐ VỎ HỘP

VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC VỎ HỘP

I. VỎ HỘP Chọn vỏ hộp đúc vật liệu thường dùng GЧ 15-32, mặt gép giữa nắp và thân

vỏ hộp là mặt phẳng đi qua đường làm của các trục để việc lắp ghép được dễ dàng Bảng10-9 tr 268 cho phép ta tính được các kích thước các phần tử cấu tạo vỏ hộp sau đây:

1. Chi u dàyề

Thành thân hộp: δ= 0,03.L +3= 0,03. 133,92 +3 = 7,01 mm;

Lấy δ ≈ 7 mm

Thành nắp: δ1= 0,9 δ = 0,9 .7 = 6,3 mm; Lấy δ1= 6 mm

1. Gân tăng c ng:ườ

Chiều dày ở thân : m= ( 0,85÷1).δ = 1. 7 = 7 mm

Chiều dày ở nắp : m1 = ( 0,85÷1).δ 1 =1.6= 6 mm

2. Đ ng kính bu lông.ườ

Bu lông nền: d1 = 0,036.L + 12 = 0,036.134 +12 = 16

Bu lông cạnh ổ: d2= (0,7÷0,8).d1= 0,8.16= 12 mm

Bu lông ghép mặt bích và thân: d3= (0,8 ÷0,9 ).d2 = 0,9.12= 10 mm

Bu lông ghép nắp ổ : d4 =( 0,6 ÷ 0,7).d2= 0,7.12 = 8 mm

Vít ghép nắp cửa thăm: d5= (0,5÷0,6)d2 =0,5.12 = 6 mm

3. M t bích ghép n p và thânặ ắ

Chiều dày bích thân hộp: S3= (1,4÷1,8).d3= 1,6.10= 16mm

Chiều dày bích nắp hộp: S4= (0,9÷1).S3=(0,9÷1).16=15 mm

Bề rộng mặt bích nắp và thân: K 3≈K 2−(3÷5 )=38−3=35 mm

Các khe hở nhỏ nhất của bánh răng với thành trong của hộp:


Trang


a = 1,2. δ =8 mm

4. Kích thước gối trục đường kính ngoài và tâm lỗ vít: D3; D2 xác định theo kích thước nắp ổ

Tâm lỗ bu lông ổ E2 và C ( k là khoảng cách từ

tâm bu lông đến mép lỗ)

k = 1,2 d2 =12.1,2 = 14 mm E2 = 1,6.d2 = 1,6.12

= 19,2 mm;

Không kể chiều dày thành hôp: R2 = 1,3.d2 =

1,3.12 = 15,6 mm

Bề rộng mặt ghép bu lông cạnh ổ

K 2=E2+R2+(3÷5)=19 ,2+15 ,6+(3÷5 )=38 mm

5. Mặt đế hộp

Khi không có phần lồi S1=(1,3÷1,5 )d1=(1,3÷1,5 ). 16=22mm

Khi có phần lồi Dd; S1; S2

Dd xác định theo đương kính dao khoét

S1=(1,4÷1,7 )d 1=(1,4÷1,7 ). 16=26 mm

S2=(1÷1,1)d 1=(1÷1,1 ). 16=17 mm

Bề rộng mặt đế hộp, K1 và q: K1 = 3.d1 = 3.16 =48 mm;

q≥k 1+2 δ=(48+2 . 9)=62mm

Số lượng bu lông nền: Z= L+B

200÷300=650+400

300=3,5

; Lấy Z = 4


Trang


6. Bảng thông số

STT Tên gọi Tên gọi cụ thể Gía trị tính

1 Chiếu dày Thành thân hộp δ=7 mm

δ 1=6 mmThành nắp

2 Gân tăng cường Chiều dày thân E = 7 mm

E = 6 mm

2o

Chiều dày nắp

Độ dốc

Đường kính Bu lông nền: d1= 16 mm

d3 = 10 mm

d2 = 12 mm

d4 = 8 mm

d5 = 6 mm

Bu lông ghép mặt bích và thân

Bu lông cạnh ổ

Vít ghép nắp ổ:

Vít ghép nắp cửa thăm

4 Mặt bích ghép

nắp và thân

Chiều dày bích thân hộp S3 = 16 mm

S4 = 15 mm

K3 = 35 mm

Chiều dày bích nắp hộp

Bề rộng bích nắp và thân

5 Kích thước gối

trục đường kính

ngoài và tâm lỗ

vít: D3; D2 xác

định theo kích

thước nắp ổ

khoảng cách từ tâm bu lông đến

mép lỗ

K = 14 mm

E2 = 19,2 mm

R2 = 15 mm

Tâm lỗ bu lông ổ E2 và C

Không kể chiều dày thành hôp


Trang


K2 = 38 mm

Bề rộng mặt ghép bu lông cạnh ổ

6 Mặt đế hộp Khi không có phần lồi S1 = 22 mm

S1 = 26 mm

S2 = 17 mm

K1 = 48 mm

q = 62 mm

Z = 4

Khi có phần lồi

Bề rộng mặt đế hộp

Số lượng bu lông nền

II. CÁC CHI TIẾT KHÁC

1. Ch t đ nh v :ố ị ị

Sử dụng chốt định vị hình trụ, tra bảng 10-10c tr 273 ta có d = 6 ; c= 1 ; l =36

2. Cửa thăm

Theo bảng 10-12 tr 277 ta có kích thước của nắp quan sát:

Bảng kích thước của nắp quan sát

A B A1 B1 C C1 K R VÍT số lượng

100 75 150 140 125 - 87 12 M8x22 4

3. Nút thông hơi Theo bảng 10-16[1], ta chon nút thông hơi có các kích thước sau.

A B C D E G H I K L M N O P Q R S


A

B

3

6B1

A1

K

Trang


M27x2 15 30 15 45 36 32 6 4 10 8 22 6 32 18 36 32

4. Nút thao dầu

Theo bảng 10-14tr 278ta có kích thước của nút tháo dầu:

Bảng kích thước của nút tháo dầu

D b m f L e q D S Do

M16x1,5 12 8 3 23 2 13,8 26 17 19,6

5. Que thăm dầu

Hình dáng và kích thước như hình vẽ:

6

30

3

5 18

6912

12


Trang


6. Vòng ph tớ

Các kích thước tra bảng 8-29/203 như sau:

Vị trí d d1 d2 D a b S0

Trục I 30 31 29 43 6 4,3 9

Trục II 40 41 39 59 9 6,5 12

7. Vít nâng

Hộp giảm tốc 1 cấp bánh răng côn có L= 134 có khối lượng là 60 kg nên ta chọn vít M8

Ren d d1 d2 d3 d4 d5 h h1 h2 l f b c x r r1 r2

M8 36 20 8 20 13 18 6 5 18 2 10 1,2 2,5 2 4 4


Trang


PH N VẦ :

BÔI TR N VÀ ĐI U CH NH ĂN KH PƠ Ề Ỉ Ớ

I. Bôi trơn hộp giảm tốc

Bôi trơn ngâm dầu đối với bánh răng nón thì chiều sâu ngâm dầu nên ngập chiều rộng bánh răng nón lớn.

Dầu bôi trơn hộp giảm tốc : dầu công nghiệp 45.

II. Lắp bánh răng lên trục và điều chỉnh ăn khớp

1. Lắp bánh răng lên trục

Để lắp bánh răng lên trục ta dùng mối ghép then và kiểu lắp H7/K6 vì nó chịu tải vừa và va đập nhẹ.

2. Điều chỉnh ăn khớp

Hiện nay độ chính xác về ăn khớp của bộ truyền bánh răng nón có thể đạt được bằng phương pháp điều chỉnh sau :

Dịch chuyển trục với bánh răng đã kẹp chặt trên nó. Sau đó dịch trục, thường dùng các tấm đệm bằng kim loại có chiều dày khác nhau lắp giữa nắp ổ và vỏ hộp.

Dịch chuyển các bánh răng trên trục đã cố định và sau đó định vị lần lượt từng bánh răng.


Trang


PHẦN VI :

LẬP BẢNG KÊ CÁC KIỂU LẮP, TRỊ SỐ SAI LỆCH GIỚI HẠN

VÀ DUNG SAI LẮP GHÉP

Kiểu lắp Trục I Trục II

Kiểu lắp Dung sai µm Kiểu lắp Dung sai µm

Trục bánh đai Ø30 H 7k 6

ES= +21

EI= 0

es= +15

ei=+2

Trục bánh răng

Ø30 H 7k 6

ES= +21

EI= 0

Ø40 H 7k 6

ES=25

EI=0

es= +15

ei=+2

es = +18

ei = +2

ổ lăn - Trục Ø35k6es = +18

ei = +2Ø35k6

es = +18

ei = +2

Ổ lăn– Võ hộp Ø 72H7es = +30

ei = 0Ø72H7

es = +30

ei = 0

Rãnh then trên trục

8H 7k 6

ES = 0

EI = -36

12 H 7k 6

ES = 0

EI = -43

es = 0

ei =-39

es = 0

ei = -43

Nối trục – Trục

Ø33 H 7k 6

ES= +25

EI= 0

es= +18

ei=+2


Trang



Trang


PHẦN VII :

QUY TRÌNH THÁO LẮP HỘP GIẢM TỐC THEO MÔ HÌNH 3D

VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tham khảo:

Tài liệu :

[1] Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí (Trịnh Chất-Lê văn Uyển)[Tập 1,2]-NXB giáo dục

[2]Thiết kế chi tiết máy(Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lâm)

[3]Vẽ kỹ thuật ( PGS.Trần Hữu Quế)

[4]Dung sai và lắp ghép Ninh Đức Tốn- NXB Giáo dục. Hà Nội


đồ án chi tiết máy-nguyễn hải sứ

Engineering

Transcript of đồ án chi tiết máy-nguyễn hải sứ