Download
1 / 52
E N D
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta đang trên đà phát triển, do đó khoa học kĩ thuật đóng một vai trò quan trọng trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Việc áp dụng khoa học kĩ thuật chính là làm tăng năng suất lao động, thay thế sức lao động của người lao động một cách có hiệu quả nhất, bảo đảm an toàn cho người lao động trong quá trình làm việc. Để tạo nền tảng tốt cho bước phát triển trong tương lai, chúng ta cần đầu tư, nghiên cứu, giáo dục, phát triển khoa học kĩ thuật một cách nghiêm túc ngay từ trong các trường đại học. Đồ án môn học Chi Tiết Máy là một môn học giúp sinh viên ngành Chế Tạo Máy có bước đi chập chững, làm quen với công việc thiết kế mà mỗi người kĩ sư cơ khí sẽ gắn cuộc đời mình vào đó. Học tốt môn học này sẽ giúp cho sinh viên mường tượng ra được công việc tương lai, qua đó có cách nhìn đúng đắn hơn về con đường học tập đồng thời tăng thêm lòng nhiệt huyết, yêu nghề cho mỗi sinh viên. Không những thế quá trình thực hiện đồ án sẽ là thử thách thực sự đối với những kĩ năng mà sinh viên đã được học từ những năm trước như vẽ cơ khí, kĩ năng sử dụng phần mềm: Autocad, Autocad Mechanical, Autodesk Inventor… cùng với những kiến thức trong những môn học nền tảng: Nguyên lí máy, Chi tiết máy, Dung sai và Kĩ thuật đo… Trong quá trình thực hiện đồ án, chúng em nhận được sự chỉ dẫn rất tận tình của thầy PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc cùng các quý thầy cô khác trong Khoa. Sự giúp đỡ của các thầy cô là nguồn động lực lớn lao cỗ vũ tinh thần cho chúng em trên con đường học tập, rèn luyện đầy gian lao vất vả. Do đây là bản thiết kế kĩ thuật đầu tiên mà chúng em thực hiện nên chắc chắn sẽ mắc phải những thiếu xót, sai lầm. Em rất mong nhận được sự góp ý chân thành từ phía các thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên thực hiện Trần Đăng Khuê 2 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Mục lục LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................................. 2 Phần một: Tính toán chọn động cơ và tỉ số truyền: ....................................................................... 4 1.1. Tính toán chọn động cơ: ......................................................................................................... 4 1.2. Phân phối tỉ số truyền và tính toán động học hệ dẫn động xích tải:.......................................... 5 Phần hai: Tính toán bộ truyền đai: ................................................................................................. 7 2.1. Thông sốban đầu: .................................................................................................................. 7 2.2. Tính toán thiết kế bộ truyền đai: ............................................................................................. 7 Phần ba:Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc ............................................................................. 9 3.1 Tính toán bộ truyền cấp nhanh: .......................................................................................... 9 3.2 Tính toán bộ truyền cấp chậm:.......................................................................................... 15 Phần bốn: Kiểm tra bôi trơn ngâm dầu........................................................................................ 23 Phần năm:Thiết kế trục ................................................................................................................ 24 4.1 Thiết kế trục 1:....................................................................................................................... 24 4.2 Thiết kế trục 2 ........................................................................................................................ 28 4.3 Thiết kế trục 3:....................................................................................................................... 32 Phần sáu: Kiểm nghiệm then ........................................................................................................ 35 Phần bảy: Chọn ổ lăn và nối trục.................................................................................................. 39 I – Trục đầu vào 1:....................................................................................................................... 39 II – Trục trung gian 2: .................................................................................................................. 41 III – Trục đầu ra 3:....................................................................................................................... 43 IV – Chọn nối trục vòng đàn hồi: ................................................................................................. 46 Phần tám: Thiết kế vỏ hộp và các chi tiết phụ .............................................................................. 47 Phần chín: Chọn dầu bôi trơn và dung sai lắp ghép .................................................................... 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................. 53 3 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Phần một: TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ,PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN. 1.1. Tính toán chọn động cơ: 1.1.1. Số liệu ban đầu: Hệ thống truyền động băng tải làm việc có các thông số sau: - Lực vòng trên băng tải: F = 2500 N - Vận tốc băng tải: v = 1,25 m/s - Đường kính tăng dẫn: D = 400 mm - Thời gian phục vụ: L = 7 năm Hệ thống truyền động băng tải quay 1 chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ (1 năm làm việc 280 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ). 1.1.2. Xác định công suất cần thiết của động cơ: P t P (theo (2.8)) Công suất trên trục động cơ điện được xác định theo công thức: ct Trong đó: Pct - công suất cần thiết trên trục động cơ, kW; Pt - công suất tính toán trên trục máy công tác, kW; - hiệu suất truyền động. Hiệu suất truyền động: 0,99 0,99 0,97 0,96 0,95 (theo (2.9)) 3 ol 3 0,85 K brc brt d - hiệu suất nối trục đàn hồi ; - hiệu suất 1 cặp ổ lăn; với: - hiệu suất 1 cặp bánh răng K ol brc - hiệu suất 1 cặp bánh răng nghiêng; - hiệu suất bộ truyền đai, trị số của các hiệu suất côn; brt d trên tra theo bảng 2.3. Hệ thống truyền động băng tải làm việc với sơ đồ tải trọng như sau: 4 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Theo (2.12) và (2.13), công suất làm việc trên trục máy công tác: 2 2 2 2 0,83. T T T T T T T T .12 .60 1 2 t t 1 2 . 2500.1,25 1000 F v . . 2,69 P P kW t td 1000 12 60 t t 1 2 P 2,69 0,85 Khi đó: kW. 3,165 t P ct 1.1.3. Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ: Theo (2.17) , số vòng quay của trục máy công tác: = 60000.1,25 v D ??? = 60000 = 59,68 vòng/phút .400 trong đó: v - vận tốc băng tải, v = 1,25 m/s; D – đường kính tang dẫn, D = 400 mm. h u 12 Từ bảng 2.4 , ta chọn tỉ số truyền của hộp giảm tốc bánh răng côn - trụ hai cấp ; d u 4 , do đó số vòng quay sơ bộ của động cơ theo (2.18)như sau: 12 4 59,68 2864,64 n n n vòng/phút sb lv t Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ vòng/phút. 3000 n db 1.1.4. Chọn động cơ: P Theo bảng P1.3 với kW và vg/ph ta dùng động cơ DK51-2 có 3,165 3000 n ct db P kW, vòng/phút. 4,5 2900 n dc dc 1.2. Phân phối tỉ số truyền và tính toán động học hệ dẫn động xích tải: 1.2.1. Phân phối tỉ số truyền: Chọn loại hộp giảm tốc bánh răng côn trụ 2 cấp: 5 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 2900 59,68 l v n n (theo (3.23)) Tỉ số truyền ut của hệ dẫn động: 48,6 dc u t n - số vòng quay của động cơ đã chọn, trong đó: vòng/phút; 2900 n dc dc n - số vòng quay của trục máy công tác, n vòng/phút. 59,68 lv lv (theo (3.24) ) Phân phối tỉ số truyền của hệ dẫn động: 59,68 u u u t h x 4 8,6 u Suy ra: 1 2 t h u 4 u d u và tỉ số truyền Dựa vào hình 3.20 , ta chọn tỉ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc 4 1 u . cấp chậm của hộp giảm tốc 3 2 u 48,6 3 Tính lại giá trị của d u theo tu trong hộp giảm tốc: 4 t u d 4 1 2 u u d u Vậy ta chọn 4 1.2.2. Xác định công suất, mômen và số vòng quay trên các trục: 2,72 P 2,69 0,99 P kW; kW 2,86 P 3 . lv 2,72 P 2 3 0,96 0,99 brt ol K 2,98 P 2,68 P kW; kW 3,17 P 1 2,98 2 . P dc 1 . 0,95 0,99 0,97 0,99 d ol brc ol n u 2900 4 725 4 n u n (v/p) ; (v/p); (v/p) 2900 725 181,25 n n 1 dc dc 1 2 1 d 181,25 3 n u (v/p) 60,42 n 2 3 2 3,17 2900 2,98 725 Nmm ; Nmm T 6 T 6 9,55 10 10439,14 9,55 10 39253,79 dc 1 2,86 181,25 2,72 60,42 T T Nmm ; Nmm 6 6 9,55 10 150692,41 9,55 10 429923,87 2 3 BẢNG PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN Trục Động cơ I II III Thông số Công suất P, kW 3,17 2,98 2,86 2,72 Tỉ số truyền u 4 4 3 Số vòng quay n, vòng/phút 2900 725 181,25 60,42 Mômen xoắn T, Nmm 10439,14 39253,79 150692,41 429923,87 6 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Phần hai: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN ĐAI 2.1. Thông số ban đầu: - Công suất truyền đến: 3,17 P kW - Số vòng quay: vòng/phút 2900 n dc u 4 - Tỉ số truyền: 2.2. Tính toán thiết kế bộ truyền đai: Bước 1. Chọn tiết diện đai: Với công suất và số vòng quay như trên ta chọn đai tiết diện A (hình 4.1). Bước 2. Chọn các thông số cơ bản của bộ truyền đai: d Theo bảng 4.13 chọn đường kính bánh đai nhỏ 125 mm. 1 .125.2900 60000 1 1 d n Vận tốc đai m/s ( nhỏ hơn vận tốc cho phép 18,98 v 25 v max 60000 m/s) Theo công thức 4.2, với , đường kính bánh đai lớn 0,02 mm 1(1 ) 4.125.(1 0,02) 490 d ud 2 d Theo bảng 4.26đường kính tiêu chuẩn mm 500 2 Như vậy tỉ số truyền thực tế: 500 d 2 4,08 u t (1 ) 125.(1 0,02) d 1 Và sai lệch ( ) tu u (4,08 4).100% 4 2% 4% u u Theo bảng 4.14 chọn sơ bộ khoảng cách trục mm, theo công 0,95. 0,95.500 475 a d 2 thức 4.4 chiều dài đai: 2 2 ( ) d d (500 125) 4.475 2.475 0,5 (125 500) 2 0,5 ( ) 2006( ) l a d d mm 2 1 1 2 4 a l Theo bảng 4.13 chọn chiều dài đai tiêu chuẩn: 2000 mm. 18,98 2 v l l Theo 4.15 nghiệm số vòng chạy của đai trong 1s: <10 . 9,49 i 2000 Tính lại khoảng cách trục a theo chiều dài tiêu chuẩn mm 2 2 2 2 8 1018,25 1018,25 4 8.187,5 Theo 4.6 471,87 a 4 7 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 với : 2000 0,5 (125 500) 1018,25 500 125 2 d d 187,5 2 1 2 57( ) 57.(500 125) 471,87 d d Theo 4.7 góc ôm 180 180 135 120 2 a 1 1 min Bước 3. Xác định số đai: Theo công thức 4.16 3,71.1,35 PK 1 1,63 d z [ ] 3,01.0,88.1,04.1,14.0,98 P C C C C 0 l u z Theo bảng 4.7, Trong đó : K 1,35 d (bảng 4.15) Với ta chọn C 135 0,88 1 2000 1700 l (bảng 4.16) Với chọn l C 1,04 1,176 l 0 (bảng 4.17) Với u ta chọn 4 C 1,14 u kW (bảng 4.19) Với m/s, mm, chọn v 18,98 d P 125 [ ] 3,01 1 0 3,71 3,01 P P (bảng 4.18) Với ta chọn C 0,98 1,23 1 z [ ] 0 z đai. 2 Lấy Chiều rộng bánh đai, theo 4.17 và bảng 4.21 (2 1).15 mm ( 1) 2 2.10 35 B z t e Đường kính ngoài của bánh đai: 125 2.3,3 131,6 mm 2 a d d h 0 Bước 4. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục: 780. vC z PK 780.3,71.1,35 18,98.0,88.2 37,83 154,78 Theo 4.19 N 1 d F F a v 2 2 N (bảng 4.22) . 0,105.18,98 37,83 Trong đó: F q v v m Theo 4.21 lực tác dụng lên trục : 135 2 N 2 sin( ) 2.154,78.2.sin( ) 572 rF F z 1 0 2 8 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Phần ba: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONGHỘP GIẢM TỐC 3.1 Tính Toán Bộ Truyền Cấp Nhanh Các thông sốban đầu P 2,98 Công suất đầu vào: Moment xoắn: ??= 39253,79 ??? Số vòng quay: ??= 725 ?ò??/?ℎú? Tỉ số truyền: u?= 4 Thời gian phục vụ: 7 năm Quay một chiều, làm việc hai ca ( 1 năm làm việc 280 ngày, một ca 8 giờ) Chếđộ tải: ??= ?,??= 0.83? ??= 12 ?,??= 60? kW 1 1) Chọn vật liệu: Ta chọn vật liệu cho cặp bánh côn răng thẳng như sau: + Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn bề mặt HB = 270, có 1b=850(MPa); ch=580(MPa). 1 + Bánh lớn : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn bề mặt HB =255, có 450 (MPa). 2 b=750(MPa); ch 2 2) Xác định ứng suất cho phép : Tính sơ bộ ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc cho phép theo các công thức 0 F 0 F lim. s lim. . K K s K 6.1a và 6.1b ta có: HL FC FL [ ] [ ] ; . H F H F 0 H o F Trong đó : kỳcơ sở, trị số của chúng được tra ởbảng 6.2: : lần lượt là ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu 1,8 F HB và H s : lần lượt là hệ số an toàn khi tính về uốn và tiếp xúc tra ởbảng 6.2 1,1 , lim lim o 0 H 2 70 HB lim lim F s , và Fs Khi đó: 1,75 H s 2 220 70 0 H 610 (MPa) ( MPa) 580 (MPa) lim 1 0 F 1,8 270 486 lim 1 0 H 2 255 70 lim 2 0 F (MPa) 1,8 255 459 lim2 K : Hệ sốxét đến ảnh hưởng đặt tải ,lấy (tải trong đặt một phía) 1 K Fc Fc 9 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 N N K : Hệ số tuổi thọ, được xách định theo công thức 6.3 và 6.4: K , ; HO K m H HL HL FL HE N N K FO m F FL FE m , m : Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn với HB N , HO N : Số chu kỳthay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn và tiếp xúc N = 4.106 với tất cả các loại thép 10 . 05 , 2 1 HO N lấy: Ở đây: m 350 H + F 6; 6 m FO H F FO 7 N + 2,4 HB 30 N H HO 7 , 1 97 . 10 HO 2 N : số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương Vì bộ truyền làm việc ở chế độ tải trọng thay đổi nhiều bậc nên theo các công thức 6.7 và 6.8 + N , FE HE m H m T T T T F 2 ta có: ; i 60 . . n t N c 60 . . n t N c i HE i i FE i i với: c là số lần ăn khớp trong một vòng quay của bánh răng, c = 1 in , it : Số vòng quay và thời gian làm việc ở chế độ i Ta có: 1 6 5 6 60 1 725 31360 (1 3 3 8 1 K N 0,83 ) 8,77 10 N 1 HL 1 1 HE HO 1 6 5 6 1 K 60 1 181,25 31360 (1 3 3 8 N 0,83 ) 2,19 10 N 2 HL 2 2 HE HO 1 6 5 6 60 1 725 31360 (1 1 K 6 6 8 N 0,83 ) 8,77 10 N 1 FL 1 1 FE FO 1 6 5 6 60 1 181,25 31360 (1 6 6 8 N 0,83 ) 2,19 10 N 1 K 2 2 FE FO 2 FL Như vậy: 580 1 1,1 610 1 1,1 2 1 (MPa); (MPa) 527,3 554,5 H H Với bánh côn răng thẳng ta có: 486 1 1 F 1 ; min ; 527,3 MPa H H H 2 459 1,75 1 ; 2 277,7 MPa 262,3 MPa F 1,75 Ứng suất quá tải cho phép, theo các công thức 6.13 và 6.14 ta có: 2,8 450 [ max ] 2,8 1260 MPa 2 H ch 0,8 580 [ 1max ] 0,8 464 MPa 2 F ch 0,8 450 [ ] 0,8 360 MPa 2max 2 F ch 10 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 3) Xách định chiều dài côn ngoài: Theo công thức 6.52a ta có: . T k 1 k u H 2 1. R k u 3 e R 2 (1 ). . .[ ] k be be H Trong đó : : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu bánh răng và loại răng,với truyền động 0,5 k k R d 1 3 (MPa)1/3 R k 0,5 100 d k bánh côn răng thẳng bằng thép 50 MPa 100 u: Tỉ số truyền cấp nhanh của hộp giảm tốc, u = 4 T1: Mômen xoắn trên trục dẫn ( T1 = 39253,79N.mm) K 0,285 K : Hệ số chiều rộng vành răng, lấy be be : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng tra K H . 0,285.4 2 0,285 K u bảng 6.21 với : , do trục lắp trên ổ đũa ta được: 0,66 be 1,15 K H 2 K be Suy ra: 3925 1,15 3,79 2 50 4 1 120,4 e R mm 3 (1 0,285) 0,285 4 527 2 ,3 4) Xác định các thông số ăn khớp : Đường kính chia ngoài của của bánh côn chủ động được xác định theo công thức 6.52b: . K u T K 2. u R 2 120,4 4 1 H . 58,4 e d K mm 3 1 e d 2 (1 ). . .[ ] K 2 2 1 1 be be H 1,6 16 Tra bảng 6.22ta được với . 16 350 1,6 25,6 z HB z z 1 1 1 p p Đường kính trung bình và modun trung bình của bánh côn nhỏ: (1 0,5 (1 0,5 0,285) 58,4 ). 50,08 d K d mm 1 1 m be e d 50,08 25,6 1,96 1 m m mm tm z 1 Modun vòng ngoài được xác định theo công thức 6.5: 1,96 m 2,29 tm m mm te 1 0,5. 1 0,5 0,285 K be 2,5 m mm Theo bảng 6.8 lấy giá trị tiêu chuẩn do đó: te (1 0,5. 2,5 (1 0,5 0,285) ) 2,13 m m K mm tm te be 50,08 2,13 d m z 24 lấy (răng) 1 23,5 m z 1 1 tm 4 24 96 z 1 1 u z răng. 2 11 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 96 24 z z 4 Do đó tỉ số truyền thực tế u 2 1 1 Góc côn chia : 24 96 z z 14,04 14 210,48 ' '' o arctan arctan 1 1 2 90 14,04 ' '' o 75,96 75 57 36 2 x x Theo bảng 6.20 với 0,39 ta chọn hệ số dịch chỉnh đều ; z 0,39 24 2 1 1 24 2,13 d 1 . z m mm Đường kính trung bình của bánh nhỏ: 51,12 1 m tm Chiều dài côn ngoài: 0,5 2,5 2 1 2 2 2 2 0,5. 24 96 123,69 R m z z mm e te 5)Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc : 2 2. . 0,85. . . 1 T K u Theo công thức 6.33 ta có: . . [ ] Z Z Z 1 H H M H H 2 m . b d u 1 Trong đó: 1 3 m z : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng, theo bảng 6.5 ta có 274 m z MPa 4 z:hệ số kể đến sự trùng khớp của răng ,được xác định theo công thức z 3 là hệ số trùng khớp ngang, được tính theo công thức: Ở đây 4 1,71 3 1 z 1 z (với ); 0,874 ez 0 1,88 3,2 cos( ) 1,71 1 2 H z H z : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc,theo bảng 6.12 ta có 1,76 1T: Mômen xoắn trên trục dẫn 39253,79 T Nmm 1 K : Hệ số tải trọng khi tính toán về tiếp xúc, được xác định theo công thức 6.61 H . . K K K K H H H HV Ở đây: : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành K H răng 1,15 K H 12 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 K : Hệ số kể đến sự tập trung tải trọng không đều trên giữa các răng lấy H 1 K H K : Hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng động, tính theo công thức 6.63 HV . . v bd T K 1 1 K H m HV 2 K 1 H H .( 1) d u u . . 3,14 51,12 725 60000 d n với: . Theo Trong đó: . . g v v 1,94 / 1 1 m m v m s 0 H H 60000 bảng 6.13 ta chọn cấp chính xác bộ truyền là 8. là trị số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp H 0g là hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch ,theo bảng 6.15 với dạng răng thẳng thì . 0,006 H bước răng ,theo bảng 6.16 với cấp chính xác mức làm việc êm là 7 thì . Suy ra: g 47 0 51,12 (4 1) 4 0,006 47 1,94 4,37 v H b: chiều rộng vành răng, lấy . 0,285 123,69 35 b mm b K R . 35,25 be e 4,37 35 51,12 2 39253,79 1 1,15 Vậy 1 1,09 K HV . K 1,09 1,15 1 1,25 Do đó H Với các trị số vừa tìm được ta có: 2 2 39253,79 1,25 0,85 35 51,12 4 4 1 274 1,76 0,874. 480,77 MPa H 2 ] . . . sb R z z K Theo bảng 6.1 thì [ ] [ H H v xH Trong đó: vz : Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc vòng, với . 1,94 / 1 v m s z v R z : Hệ số xét đến độ nhám bề mặt, với . 2,5 1,25 R m z 0,95 a R K :Hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng, với 700 1 d mm K xH a xH 527,3 1 0,95 1 [ ] 500,94 MPa H . Ta thấy [ ] H H Vậy điều kiện bền tiếp xúc được đảm bảo. 6) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: 2. . 0,85. . . . b m . T K Y Y Y Theo công thức 6.65 ta có: 1 F F 1 F . d 1 tm m K : Hệ số tải trọng khi tính toán về uốn, được tính theo công thức 6.71 . . F F F K K K Trong đó: F K Fv 13 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Với F K bảng 6.21ta được 1,24 F K , F Klà hệ số xét đến tập trung tải trọng không đều giữa các răng 1 F K , Fv K là hệ số xét đến ảnh hưởng của tải trọng động, xác định theo công thức: . . 1 2 F F T K K .( 1) . . F F v g v u 0,016 47 1,94 12 4 Vậy 1,24 1,24 1=1,54 F K 1 1 0,6 1,71 là hệ số xét đến tập chung tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng, theo v bd 1 F m K FV 1 d u theo bảng 6.15 và 6.16 ta có: Với : ; g 47 1 m 0,016 0 0 F 51,12 (4 1) 12 35 51,12 2 39253,79 1 1,15 F v 1 1,24 K FV Y 0 n 1 1 Y 140 24 z 24,74 z 1 1 vn os( c ) os(14,04) c 1 96 z 395,71 z 2 ; 2 vn os( c 0,39 os(75,96) 0,39 x ; ) c 2 x 1 2 Tra bảng 6.18ta được: F Y 3,48 3,63 F Y 1 2 2 39253,79 1,54 0,6 1 3,48 0,85 35 2,13 51,12 Vậy 77,93 MPa 1 F 3,63 3,48 Y Y 77,93 80,98 MPa 2 F 2 1 F F 1 F Ta thấy : 1 1 F F 2 2 F F Vậy điều kiện bền uốn của cặp bánh răng côn được đảm bảo. 7) Kiểm nghiệm răng về độ bền quá tải. Theo công thức 6.48 ta có: với: [ ] K ax ax Hm H qt H m ; K 480,77 MPa 1,4 H qt 480,77 1,4 526,66 [ max ] 1260 MPa s MPa max H H [ ] K Theo công thức 6.49 ta có: ax ax Fm F qt F m 77,93 1,4 109,102 [ 1 max ] K MPa max1 1 F F qt F 80,98 1,4 113,37 [ 2 max ] K MPa max2 2 F F qt F Vậy độ bền quá tải của răng được thỏa mãn. 14 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 8)CÁC THÔNG SỐ VÀ KÍCH THƯỚC CỦA BỘ TRUYỀNBÁNH RĂNG CÔN: 123,69 Chiều dài côn ngoài e R mm Modul vòng ngoài 2,5 m mm te Chiều rộng vành răng 35 w b mm Tỉ số truyền u 4 1 Cấp chính xác 8 Góc nghiêng của răng b 0 0 Sốrăng của các bánh răng 24 ; 96 z z 1 2 Hệ số dịch chỉnh chiều cao răng 0,39 ; 0,39 x x 1 2 Đường kính chia ngoài : 2,5 24 . 60 d m z mm 1 1 e te e d 2,5 96 d m z mm . 240 2 2 e te Góc côn chia: 0 0 14,04 ; 75,96 1 2 eh Chiều cao răng ngoài : h h m c m mm 2 2,2 5,5 e te te te (1 0,39 1) 2,5 h Chiều cao đầu răng ngoài : ( .cos ). h 3,475 mm h h h x b m mm ae 1 1 ae te n te 2. . h m – 2 2,5 3,475 1,525 2 1 ae te te ae Chiềucao chân răng ngoài : h h h h mm 5,5–3,475 2,025 fe 1 1 fe e ae h h h mm 5,5 1,525 3,975 2 2 fe e ae Đường kính đỉnh răng ngoài : d d h mm mm 2. .cos 66,74 1 1 1 1 ae e ae d d d h 2. .cos 240,74 ae 2 2 2 2 ae e ae 3.2 Tính Toán Bộ Truyền Cấp Chậm: Các thông sốban đầu P 2,86 Công suất đầu vào: Moment xoắn: ??= 150692,41 ??? Số vòng quay: ??= 181.25 ?ò??/?ℎú? Tỉ số truyền: u?= 3 Thời gian phục vụ: 7 năm Quay một chiều, làm việc hai ca ( 1 năm làm việc 280 ngày, một ca 8 giờ) Chếđộ tải: ??= ?,??= 0.83? kW 1 15 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 ??= 12 ?,??= 60? 1)Chọn vật liệu: Ta chọn vật liệu cho cặp bánh trụ răng nghiêng như sau: + Bánh nhỏ : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn bề mặt HB = 270, có 1b=850(MPa); ch=580(MPa) 1 + Bánh lớn : Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn bề mặt HB =255, có 450 2 b=750(MPa); (MPa) ch 2 2)Xác định ứng suất cho phép : Tính sơ bộ ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc cho phép theo các công thức 6.1a và 6.1b ta có: 0 F 0 F lim. s k lim. . k k ; Hl Fc Fl H F s H F Trong đó : kỳcơ sở, trị số của chúng đươc tra ởbảng 6.2: : lần lượt là ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc cho phép ứng với số chu 1,8 F HB và H s : lần lượt là hệ số an toàn khi tính về uốn và tiếp xúc tra ởbảng 6.2: 1,1 , 0 H o F lim lim o 0 H 2 70 HB lim lim Fs , và F s H s 1,75 Khi đó: 2 260 0 F 70 590 MPa 570 MPa MPa lim1 1,8 260 0 F 468 lim2 0 H 2 250 70 lim2 Flin= 1,8.250 = 450(MPa) K : Hệ số xét đến ảnh hưởng đặt tải ,lấy K , FL 1,8 250 1 Fc K (tải trong đặt một phía) 0 H 450 MPa lim1 2 Fc K : Hệ số tuổi thọ, được xách định theo công thức 6.3 và 6.4 HL N N N N ; K FO HO K m m F H FL HL FE HE Ở đây: m , m : Bậc của đường cong mỏi khi thử về tiếp xúc và uốn với HB lấy: 350 m H F 6; 6 m H F , N : Số chu kỳthay đổi ứng suất cơ sở khi thử về uốn và tiếp xúc N FO HO = 4.106 với tất cả các loại thép HO N N FO 7 , 2 05 10 . 2,4 HB 30 N H 1 HO 7 , 1 97 . 10 N HO 2 , : số chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương N N HE FE 16 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Vì bộ truyền làm việc ở chế độ tải trọng thay đổi nhiều bậc nên theo các công thức 6.7 và m m H T T F T T 6.8 ta có: ; 2 60 . . n t N c i 60 . . n t N c i FE i i HE i i in , it : Số vòng quay và thời với: c là số lần ăn khớp trong một vòng quay của bánh răng, c = 1, gian làm việc ở chế độ i. Ta có: 1 6 5 6 60 1 181,25 31360 (1 3 3 8 1 K N 0,83 ) 2,19.10 N Hl 1 1 HE HO 2 1 6 5 6 60 1 60,42 31360 (1 3 3 7 N 0,83 ) 7,3.10 N 1 K 2 2 HE HO Hl 1 1 6 5 6 60 1 181,25 31360 (1 6 6 8 1 K N 0,83 ) 1,5.10 N 1 1 Fl FE FO 2 1 6 5 6 60 1 60,42 31360 (1 6 6 7 1 K N 0,83 ) 5.10 N Fl 2 2 FE FO 1 590 1 1,1 570 1 1,1 1 1 (MPA); (MPA) 536,36 518,18 Như vậy: H H Với bánh trụ răng nghiêng theo công thức 6.12 ta có: 1 2 536,36 518,18 2 2 (MPa) 527,27 1,25 H H H H H 1 2 450 1 1,75 486 1 1 1,75 2 1 (MPa); (MPa) 257,14 277,7 F F Ứng suất quá tải cho phép ,theo các công thức 6.10 và 6.11 ta có Hmax = 2,8.ch2= 2,8.450 = 1260(MPa) F1max = 0,8.ch2= 0,8.580 = 464(MPa) F2max = 0,8.ch2= 0,8.450 = 360(MPa) 3) Xách định các thông số cơ bản của bộ truyền : Xác định sơ bộ khoảng cách trục theo công thức 6.15a . T k 2 H .( a k 1) a u 3 2 w 2 . . u 2 H ba Trong đó: ak : Hệ số phụ thuộc vào vật liệu của cặp bánh răng và loại răng.Theo bảng 6.5ta được MPA 2 T : Mômen xoắn trên trục hai của hộp giảm tốc,??= 150692,41 ??? H 527,27 MPa H tra theo bảng 6.6 + + + + 1/3 43 ak Ứng suất tiếp xúc cho phép , 1/3 0,3 ba 17 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 + H k tiếp xúc. Theo bảng 6.7 với bd 0,64 , ta được Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không điều trên chiều rộng vành răng khi tải về (sơ đồ 5) 1,03 k H 1506 27,27 92,41 1,03 3 0,3 a 165 Suy ra: (mm) lấy mm 43 (3 1) 164,7 a 3 w w 2 5 0,3 165 5 55 49,5 b a mm b b mm Ta có: và w2 w1 w2 ba w 4) Xách định các thông số ăn khớp Theo công thức 6.17 ta có: (0,01 0,02) (0,01 0,02) 165 1,65 3,3 m a mm w Theo bảng 6.8 chọn môdul pháp 2,5 m mm 0 0 10 cos( ) cos(10 ) 0,9848 , theo công thức 6.19ta xác định Chọn sơ bộ , do đó os( ) ( u 0,9848 2,5 (3 1) c z 2 165 32 lấy 2 32,5 z a được số răng bánh nhỏ: 1 1 w 1) m răng. 3 32 Số răng bánh lớn được xách định theo công thức 6.20: z u z 96 lấy 2 2 1 z 96 răng > 2 z z 96 32 Do đó tỉ số truyền thực là u 3 2 2 1 32 96 2 165 z z 1 2 os( ) c 2,5 0,97 m 2 a w 0 ’ ’’ 14,14 14 8 28 Theo công thức 6.18 ta tính lại khoảng cánh trục: 32 96 2 0,97 z z 2,5 165 a m 1 c 2 (mm) w 2 os( ) Ta sử dụng răng không dịch chỉnh x1 = x2 = 0 tan os c 0 Góc ăn khớp arctan 20,57 20 34'3'' tw t 5) Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc: Theo công thức 6.33 ,ứng suất tiếp xúc trên bề mặt làm việc của răng là 2. . T K ( 1) u . . z z z 1 b ud H H M H 2 w1 . . w Trong đó : 18 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 + + (MPA)1/3 m z : hệ số kể đến cơ tính vật liệu của bánh răng, theo bảng 6.5 ta có H z : Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc, theo công thức 6.34 ta có m z 274 2.cos sin(2. b z H ) tw Ở đây: b :Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở Theo công thức 6.35 ta có: 0 0 cos cos 20,57 14,14 0,236 tg tg tg b t 0 Do đó ta theo công thức trên ta có 13,27 b 2.cos(13,27) sin(2.20,57) H z 1,72 + z: Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng . Xác định theo công thức 6.36c: w . 0,3 165 . 2,5 m 1 1 0,77 1,694 Đường kính vòng lăn bánh nhỏ: a d u + H K : Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc ,tính theo công thức 6.39 K K Với + H K 6.7 ta có 1,03 H K + H K ,trị số của kHđược tra theo bảng6.14ta được + HV K : Hệ số kể đến ảnh hưởng của tải trọng động trong vùng ăn khớp, theo công thức 6.41 ta có: sin sin 14,14 Ta có 1,54 1 b Do đó ta có z 1 z 1 z Trong đó 1,88 3,2 os( ) 1,694 c 1 2 165 3 1 (mm) 2 2 82,5 w w1 1 . . K K H H H HV :Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng, tra bảng : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều giữa các đôirăng đồng thời ăn khớp 1,03 H K . . w v b d T K 1 1 H w K HV 2 K 1 H H Trong đó : .( 1) d u u . . v g v 1 w 0 H H : Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai số ăn khớp theo bảng 6.15ta được + + 0,002 H H g 47 theo bảng 6.16 0 g : Hệ số kể đến ảnh hưởng của sai lệch bước răng,lấy . . 60000 cấp chính xác cho bộ truyền là 9. 0 3,14 82,5 181,25 60000 d n (m/s). Theo bảng 6.13 ta chọn + v: Vận tốc vòng 0,78 v 1 1 w 82,5 4 3 0,002 47 0,78 0,67 v H 19 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Vậy ta có: 1 2 150692,41 1,03 1,03 1,03 1,03 1,009 1,07 H K 0,67 49,5 82,5 1,009 K HV Thay số vào công thức trên ta có : 2 150692,41 1,07 (3 1) 49,5 3 82,5 247 1,72 0,77 409,95 (MPa) H 2 Xác định chính xác ứng suất tiếp xúc cho phép: 5 / v m s 1 z với v 2,5 1 ,25 ( R m z ) 0,95 a R d mm K 700 1 a XH Theo 6.1 và 6.1a ta được: ] [ 527,27 1 1 1 0,95 [ ] 500,1 z z K MPa H H sb v a XH ] 500,1 409,95 [ vậy điều kiện bền tiếp xúc được đảm bảo.Để đơn Ta thấy H H b 50 giản trong quá trình tính toán ta lấy (mm). w 6) Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn 2 T K Y Y m Y 1 1 F F Theo công thức 6.43 ta có: 1 F b d 1 w w Trong đó : 1T:mômen xoắn trên bánh chủ động, N.mm + + m: modul pháp + + 1 w d:đường kính vòng lăn của bánh chủ động, mm 1 1 0,59 1,694 1 Y 140 +YFi: Hệ số dạng răng của bánh 1 và 2 z 32 z 35,06 cos 0,97 z 96 z 105,19 cos 0,97 Vậy theo bảng 6.18 với hệ số dịch chỉnh Ta có F1 F2 Y 3,75 ; Y 3,60 + KF: Hệ số tải trọng khi tính về uốn w b : chiều rộng vành răng (mm) b 50 w + hệ số kể đến sự trùng khớp của răng (với ) 1,694 Y 0 0 1 14,14 140 + :hệ số kể đến độ nghiêng của răng Y =0,899 1 3 v1 3 với 2 3 v2 3 x x 0 1 2 . . K K K K F F F FV Ở đây: 20 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 + F K uốn ,theo bảng 6.7ta được 1,09 F K + F K: Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều giữa các răng khi tính về uốn ,theo bảng 6.14ta được 1,12 F K + FV K : Hệ số kể đến ảnh hưởng của tải trọng động : Hệ số kể đến sự phân bố tải trọng không đều trên chiều rộng vành răng khi tính về . . v bd TK 1 K 1 F m K FV 2 1 F F a u với . . . v g v w 0 F F Tra bảng 6.15 và 6.16ta được: + F 0,006 + 0 47 g 165 3 F v 0,006 47 0,78 1,61 Vậy ta có: 1,61 50 82,5 2 150692,41 1,09 1,12 1,02 1,09 1,12 1,245 1 1,02 K Fv K F Ta có 2 150692,41 1,245 0,59 0,899 3,75 50 82,5 2,5 72,37 + (MPa) 1 F 3,6 3,75 Y Y 2 F 72,37 69,48 + (MPa) 2 1 F F 1 F 1 1 F F Ta thấy 2 2 F F Vậy điều kiện bền uốn được đảm bảo 7) Kiểm nghiệm răng về độ bền quá tải H max ] k [ Theo công thức 6.48 ta có: Hmax H qt T 409,95 MPa với: ; max T 1,4 k H qt Suy ra: MPA MPa 409,95. 1,4 485 [ max ] 1260 max H H . [ max ] k max F F qt F Suy ra: Fmax1 = F1.kqt = 72,371,4 = 101,32(MPA) < F1max . 72,37 1,4 101,32 [ 1 max ] k MPA max1 1 F F qt F Fmax2 F2 max ] .k 69,48 1,4 97,27 MPA [ F2 qt Vậy độ bền quá tải của răng được thỏa mãn. 21 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 8) Các thông số và kích thước của bộ truyền bánh trụ răng nghiêng a Khoảng cách trục (mm) 165 w m Môđul pháp (mm) 2,5 Chiều rộng vành răng 55 50 b b 1 w (mm) 2 w u Tỉ số truyền 3 góc nghiêng của răng 0 ’ ’ 14 8 28 Sốrăng của bánh răng z 32 ; z 96 1 2 (mm) Hệ số dịch chỉnh 0 x x 1 2 Cấp chính xác 9 Đường kính vòng chia :d . 2,5 32 0,97 2,5 96 0,97 m z 1 82,47 d mm 1 cos m z . 247,42 d mm 2 2 cos Đường kính đỉnh răng :da 2 2,5 d d m mm 2 82,47 87,47 1 1 a 2 247,42 2 2,5 252,42 d d m mm 2 2 a Đường kính đáy răng :df 2,5 2,5 2,5 82,47 76,22 d d m mm 1 1 f 2,5 2,5 – 2,5 247,42 241,17 d d m mm 2 2 f 22 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Phần bốn: KIỂM TRA BÔI TRƠN NGÂM DẦU Điều kiện bôi trơn ngâm dầu trong hộp giảm tốc côn – trụ : -Bánh răng côn cần được ngâm hết chiều rộng bánh răng lớn h trong dầu. -Bánh răng trụ răng nghiêng cần ngâm hết chiều cao răng rh và tối thiểu là 10mm. -Mức cao nhất của dầu không vượt quá 1 3Rmỗi bánh răng. . -Khoảng cách giữa mức dầu cao nhất và thấp nhất: 10...15 h h mm ax min m 1 - Xét bánh răng côn bị dẫn: Chọn chiều cao bánh răng côn bị dẫn cần phải ngâm trong dầu là 12,5 mm. Như vậy, chiều cao tối đa mà bánh răng côn cần phải ngâm trong dầu là 27,5 mm. Như vậy (mm ) 92,87 H min 2 - Xét bánh răng trụ bị dẫn: 2 3 2 3 Ta thấy 92,87 126,21 84,14 H banhrangtru R min Do đó bộ truyền thỏa mãn điều kiện bôi trơn: - 92,87 H mm min - 77,87 H mm ax m 23 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Phần năm: THIẾT KẾ TRỤC 4.1- Thiết kế trục 1: Các thông sốban đầu Moment xoắn: ??= 39253,79 ??? Số vòng quay: ??= 725 ?ò??/?ℎú? Thiết Kế Bước 1. Chọn vật liệu Chọn vật liệu chế tạo là thép C45 thường hóa. Các thông số: Giới hạn bền: b = 600 MPa Giới hạn chảy: ch =340 MPa Ứng suất xoắn cho phép: [?] = 15 ÷ 30 ??? Bước 2. Chọn sơ bộđường kính T [ ] 15 MPa Đường kính sơ bộđược tính theo công thức: .Chọn d 1 3 1 0.2 [ ] 39253,79 0,2 1 5 T 1 d mm 23,56 3 3 1 0,2 1 Ta chọn đường kính trục theo dãy tiêu chuẩn: ??= 24 ?? Bước 3.Chiều rộng ổ lăn “Tính toán Thiết kế hệ dẫn động Trịnh Chất-Lê Văn Uyển” trang 189. Trục 1: ?? = 17 ??. Từđường kính các trục ta tra chiều rộng ổlăn đối với từng trục theo bảng 10.2 sách Bước 4. Tính toán phác thảo các kích thước độ dài trục Ta có: ???= 35 ?? bề rộng răng bánh răng côn. thước của trục 1 như sau: Dưới đây là hình vẽ phác thảo các kích thước của trục 1. Từ hình vẽ này ta có các kích 24 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 2,5 17 11 l d mm 2,5 3 42,5 . Chọn 11 cos l mm 42 1 13 l 11 l b k k lm b 0.5 0.5 1 1 2 13 13 1 42 0,5 17 10 10 35 0.5 35 cos 14,04 0 88,5 mm 13 l mm 90 Chọn . Ởđây: ?? = 8 ÷ 15: khoảng cách giữa các chi tiết quay. Chọn ?? = 10. ?? = 5 ÷ 15 : khoảng cách từ mặt mút ổ tới thành trong của hộp. Chọn ?? = 10. 13 35 lm mm : chiều dài mayo bánh răng dẫn. 12 1 1,2 1,5 1,5 24 36 lm d mm 0.5 0.5 0,5 36 15 17 n l lm k h b 0,5 17 mm 58,5 12 12 3 1 l mm 60 Chọn 12 . Trong đó: ??= 15 khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến nắp ổ ℎ?= 17 chiều cao nắp ổ và đầu bulông. Bước 5. Tính toán lực tác dụng lên các trục Các lực tác dụng lên bánh răng côn dẫn là: 2 d 2 39253,79 51,1 T 1 F N 153 6 1 t 2 1 m F tg cos F tg N 1 536 20 cos 14,04 sin 14,04 542,36 1 1 1 r t F F tg sin tg N 1 536 20 135,63 1 Lực tác dụng lên bánh đai là: 1 1 a t o 135 1 2 sin( ) 2.154,78.2.sin( ) 572 r F F z N 0 2 2 25 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 51,12 . 135,63 3466,7 2 2 d 1 M F m Nmm 1 1 a 26 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Mặt phẳng Oyz: 2108 Y Y Y F F 1 1 1 B C t r .48 .90 .150 82333,3 Y M F 1 1 1 B C r 2556,83 448,83 Y Y N N 1 B 1 C Mặt phẳng Oxz: 572 X X X F 1 1 X 1 B C r .48 .90 0 1 1 B C 1162 619,84 X X N N 1 B 1 C Bước 6.Xác định đường kính trục Moment uốn tổng ?? tại các tiết diện i: M M 2 rx 2 ry 2 3466,7 3466,7 M Nmm 0 - 1 A 2 rx 2 ry 2 2 M M M Nmm 77194,86 26033,28 81466,42 - 1 B 2 rx 2 ry 2 34320 0 34320 M M M Nmm - 1 C 2 rx 2 ry - 0 M M M 1 D Moment tương đương ???? tại các tiết diện i: M M 0,75 39253,79 2 A 2 2 2 T Nmm 0,75. 3466,7 34171,08 - 1 1 1 tdA A 0,75 39253,79 2 B 2 2 2 81466,42 M M T Nmm 0,75. 88274,7 - 1 1 1 tdB B 0,75 39253,79 2 C 2 2 2 M M T Nmm 0,75. 34320 48306,39 - 1 1 1 tdC C 0,75 39253,79 2 D 2 2 2 0,75. 0 33994,78 M M T Nmm - 1 1 1 t dD D Tính đường kính các đoạn trục: 34171,08 0,1 63 M 1 tdA - d mm 17,57 3 3 1 A 0,1 [ ] M 88274,7 0,1 63 1 tdB d mm 24,1 - 3 3 1 B 0,1 [ ] M 48306,39 0,1 63 1 tdC d mm 19,72 - 3 3 1 C 0,1 [ ] M 33994,78 0,1 63 1 tdD - d mm 17,54 3 3 1 D 0,1 [ ] Chọn đường kính các đoạn trục theo dãy tiêu chuẩn: 25 C d mm ; 1 18 D d mm ; d mm d mm 18 25 ; ; 1 1 A B 1 27 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 4.2 Thiết kế trục 2: Các thông sốban đầu Moment xoắn: ??= 150692,41 ??? Số vòng quay: ??= 181,25 ?ò??/?ℎú? Thiết Kế Bước 1. Chọn vật liệu Chọn vật liệu chế tạo là thép C45 thường hóa. Các thông số: Giới hạn bền: b = 600 MPa Giới hạn chảy: ch =340 MPa Ứng suất xoắn cho phép: [?] = 15 ÷ 30 ??? Bước 2.Chọn sơ bộđường kính T [ ] 20 MPa Đường kính sơ bộđược tính theo công thức: .Chọn 1 d 3 2 0.2 [ ] T 150692, 0,2 4 1 2 d mm 33,52 3 3 2 0.2 20 2 Ta chọn đường kính trục theo dãy tiêu chuẩn: ??= 34 ?? Bước 3.Chiều rộng ổ lăn “Tính toán Thiết kế hệ dẫn động Trịnh Chất-Lê Văn Uyển” trang 189. Ta có: ?? = 21 ?? Từđường kính các trục ta tra chiều rộng ổlăn đối với từng trục theo bảng 10.2 sách Bước 4.Tính toán phác thảo các kích thước độ dài trục Ta có: ???= 35 ?? bề rộng răng bánh răng côn. thước của trục 2 như sau: Dưới đây là hình vẽ phác thảo các kích thước của trục 2. Từ hình vẽ này ta có các kích 28 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 51 21 0,5 0 , 5 10 10 5 6 l l b k k .Chọn 22 l mm 56 22 22 2 1 2 m 51 35 os 75,96 c 0 56 0,5 10 95, 7 5 l l ml b k 0,5 cos Chọn 22 22 2 23 13 1 . Ởđây: mm ?? = 8 ÷ 15: khoảng cách giữa các chi tiết quay. Chọn ?? = 10. ?? = 5 ÷ 15 : khoảng cách từ mặt mút ổ tới thành trong của hộp. Chọn ?? = 10. 2 2 2 1,5 51 lm d mm : chiều dài mayo bánh răng trụ dẫn. 23 1 1,4 1,4 34 47,6 lm d mm : chiều dài mayo bánh côn bị dẫn. 2 51 47, 3 6 m m l l k k b Chọn 21 170 l mm . Bước 5.Tính toán lực tác dụng lên các trục: l 95 23 2 10 3 10 21 169,6 l mm 21 22 23 1 2 2 Các lực tác dụng lên bánh răng côn bị dẫn là: F F N 1536 2 1 t t a F F F N N 542,36 135,63 2 1 r rF 2 1 a Lực tác dụng lên bánh răng trụrăng nghiêng dẫn là: 2 os T c 2 d T 2 150692,41 0,97 2,5 32 cos 14,14 3654,2 1 9 4, tg 2 2 F N 3654,29 3 t m z w 3 1 n tg 3654,29 20,57 F tg 3 cos w F N t t 1414,22 3 r 14 F F tg N 920,6 3 3 a t 82,4 7 d 3 m . M F Nmm 920,6 37960,94 3 3 a 2 2 29 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 51,12 . 135,63 3466,7 2 2 d 2 m M F Nmm 2 2 a 30 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Mặt phẳng Oyz: Y Y F F Y Y F Mặt phẳng Oxz: 2118,29 .39 2 2 3 2 A D t t 142517,31 .56 .114 2 2 3 A D N t 582 1536 Y Y 2 A N 2 D 1278,59 M X X X F F 2 2 X 3 2 A D r r .56 .114 .39 20660,34 M F 2 2 2 3 3 A D r 736 543 X X N N 2 A 2 D Bước 6.Xác định đường kính trục Moment uốn tổng ?? tại các tiết diện i: M 2 rx 2 ry 0 M M Nmm - 2 A 2 rx 2 ry 2 2 44683 M M M Nmm 32592 55307 - 2 B 2 rx 2 ry 2 2 78686 115200 1395 08 - M M M Nmm 2 C 2 rx 2 ry 0 M M M - 3 D Moment tương đương ???? tại các tiết diện i: - 2 d t A M M 2 A 2 2 2 0 T Nmm 0,75. 0,75 0 0 2 2 A 0,75 150692,41 2 B 2 2 2 M M T Nmm 0,75. 55307 141739 - 2 2 2 tdB B 0,75 150692,41 2 C 2 2 2 - 139508 M M T Nmm 0,75. 191033 2 2 2 t dC C 2 D 2 2 2 0,75. 0 0,75 0 0 M M T Nmm - 2 2 2 tdD D Tính đường kính các đoạn trục: M 0 - d 2 mm t A d 0 3 3 2 A 0,1 [ ] 0,1 63 M 141739 0,1 63 28,23 d mm - 2 tdB 3 3 2 B 0,1 [ ] M 191033 0,1 63 2 tdC 31,18 - d mm 3 3 2 C 0,1 [ ] M 0 2 tdD - d mm 0 3 3 2 D 0,1 [ ] 0,1 63 Chọn đường kính các đoạn trục theo dãy tiêu chuẩn: ; 2 25 D d mm ; 32 d mm ; ; d mm d mm 25 30 2 C 2 2 A B 31 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 4.3 Thiết kế trục 3: Các thông sốban đầu Moment xoắn: ??= 429923,87 ??? Số vòng quay: ??= 60,42 ?ò??/?ℎú? Thiết Kế Bước 1. Chọn vật liệu Chọn vật liệu chế tạo là thép C45 thường hóa. Các thông số: Giới hạn bền: b = 600 MPa Giới hạn chảy: ch =340 MPa Ứng suất xoắn cho phép: [?] = 15 ÷ 30 ??? Bước 2.Chọn sơ bộ đường kính T [ ] 25 MPa Đường kính sơ bộđược tính theo công thức: .Chọn d 3 1 3 0.2 [ ] T 429923 0,2 25 ,87 3 d mm 44,14 3 3 3 0.2 3 Ta chọn đường kính trục theo dãy tiêu chuẩn: ??= 45 ?? Bước 3.Chiều rộng ổ lăn Từđường kính các trục ta tra chiều rộng ổlăn đối với từng trục theo bảng 10.2 sách “Tính toán Thiết kế hệ dẫn động-Trịnh Chất-Lê Văn Uyển”. Ta có: ?? = 25 ??. Bước 4.Tính toán phác thảo các kích thước độ dài trục Dưới đây là hình vẽ phác thảo các kích thước của trục 3. 0, 5 0 , 5 99 25 15 1 7 9 4 32 l l l b k nh 32 32 3 3 c m 32 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Chọn 32 94 l mm 10 10 0,5 67,5 25 66,25 33 l l b k k 0,5 33 3 2 m 1 33 l mm 65 Chọn ?? = 8 ÷ 15: khoảng cách giữa các chi tiết quay. Chọn ?? = 10. ?? = 5 ÷ 15 : khoảng cách từ mặt mút ổ tới thành trong của hộp. Chọn ?? = 10. 2 3 3 2,2 99 lm d mm : chiều dài mayo nửa khớp nối 1,5 67,5 lm d mm : chiều dài mayo bánh răng trụ bị dẫn. ??= 15 khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến nắp ổ ℎ?= 17 chiều cao nắp ổ và đầu bulông. . Ởđây: 3 3 3 67 33 l mm trục 2). Tuy nhiên, do vị trí của hai bánh răng trụ trong hộp số (dựa vào kết cấu 175 l mm Khoảng cách giữa hai ổ lăn 31 Bước 5.Tính toán lực tác dụng lên các trục Các lực tác dụng lên bánh răng trụ răng nghiêng bị dẫn là: 4 3 3654,29 t t F F 4 3 1414,22 r r F F 4 3 920,6 a a F F N N N Lực tác dụng lên nối trục đàn hồi là: 2 D T 2 429923,87 130 0,2 0,3 0,2 0,2 1322,84 3 F F N nt k t 247,42 2 d 4 m M F Nmm . 920,6 113887,43 4 4 a 2 Mặt phẳng Oyz: 2331,45 269 nt F Y Y Y F F F 3 3 4 A C t nt 175 108 38819,36 3 4 C t 2110 222 Y Y N 3 A N 3 C Mặt phẳng Oxz: 1414,22 M X X X F 3 3 4 A C r 108 67 113887,43 X 3 3 4 A C 1192 222 X X N 3 A N 3 C 33 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 34 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Bước 6.Xác định đường kính trục Moment uốn tổng ?? tại các tiết diện i: 0 rx ry A M M M Nmm 2 2 - 3 2 rx 2 ry 2 2 227880 128736 261729 M M M Nmm - 3 B 2 rx 2 ry 2 2 - 124347 0 12434 7 M M M Nmm 3 C 2 rx 2 ry 0 M M M - 3 D Moment tương đương ???? tại các tiết diện i: M M 2 A 2 2 2 0 T Nmm 0,75. 0,75 0 0 - 3 3 3 t A d A 0,75 429923,87 2 B 2 2 2 - 0,75. 261729 455113 M M T Nmm 3 3 3 tdB B 0,75 429923, 2 C 2 2 2 0,75. 12 4347 87 M M T Nmm 392540,53 - 3 3 3 tdC C 0,75 429923,87 2 D 2 2 2 0,75. 0 372325 M M T Nmm - 3 3 3 tdD D Tính đường kính các đoạn trục: M 0 - 3 t A d d mm 0 3 3 3 A 0,1 [ ] 0,1 50 M 455113 0,1 50 - 44,98 3 tdB d mm 3 3 3 B 0,1 [ ] M 392540,53 0,1 50 - 42,8 3 d mm tdC 3 3 3 C 0,1 [ ] M 372325 0,1 50 - 40,07 3 tdD d mm 3 3 3 D 0,1 [ ] Chọn đường kính các đoạn trục theo dãy tiêu chuẩn: 40 D d mm ; ; ; ; 45 d mm d mm d mm 45 48 3 C 3 3 A B 3 Phần sáu: KIỂM NGHIỆM THEN Bước 1.Kiểm nghiệm theo độ bền mỏi. Ta kiểm nghiệm hệ số an toàn : s??s?? ≥ [s] s?= ?+ s?? ? ?s?? Trong đó: 35 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 s??= σ?? K???σ??+ ψ?σ?? τ?? s??= K???τ??+ ψ?τ?? [s]là giá trị của hệ số an toàn cho phép, lấy giá trị là 3,như vậy không cần kiểm nghiệm độ cứng của trục. Mặt khác, ta có : Giới hạn mỏi uốn của thép Cacbon: σ??= 0,436σ?= 0,436.600 = 261,6MPa Giới hạn mỏi xoắn: τ??= 0,58σ??= 0,58.261,6 = 151,73MPa Vì trục là trục quay nên ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng nên: Giá trị trung bình của ứng suất pháp tại tiết diện j là: σ??= 0 Biên độ ứng suất pháp tại tiết diện j: M? W? σ??= σ????= Trong đó: ?+ M?? ? M?= ?M?? W?: momen cản uốn, được tính theo bảng 10.6, trục có 2 rãnh then. πd? 32−bt??d?− t?? d? Với giá trị b,t?được tra theo d?trong bảng 9.1 ? ? W?= Hệ dẫn động xích tải thiết kế để quay 1 chiều nên: Giá trị ứng suất pháp tại tiết diện j: τ???? T? τ??= τ??= = 2W?? 2 Trong đó: T?là momen xoắn tại tiết diện j W??: momen cản xoắn, được tính theo bảng 10.6, trục có 2 rãnh then ? ? πd? 16−bt??d?− t?? W??= d? Với giá trị b,t?được tra theo d?trong bảng 9.1 Hệ số ψ?, ψ?: hệ số ảnh hưởng của trị số trung bình đến độ bền mỏi, tra theo bảng 10.7, ta có: ψ?= 0,05; ψ?= 0 Hệ số K??? ; K???được tính theo công thức 10.25; 10.26: K? ε?+ K?− 1 K? Với : - Hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt K?= 1,06,do trục được gia công bằng tiện đạt độ nhám R?= 2,5 ÷ 0,63ứng với giới hạn bền σ?= 600MPa. K? ε?+ K?− 1 K? K???= ;K???= 36 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 -Hệ số tăng bền K?= 2,bề mặt trục được thấm Cacbon -Trị số của hệ số K? ; K?tra theo bảng 10.12, ứng với rãnh then được cắt bằng dao phay ngón, ta có: K?= 1,76 ; K?= 1,54 -ε?, ε? hệ số kể đến ảnh hưởng của kích thước các tiết diện trục tới độ bền mỏi bảng 10.10. Ta lậpđược bảng kiểm nghiệm độ bền mỏi của trục như sau: Then b h t Vị trí tiết diện ?? ??? ?? ?? ?? ?a=?m ?? ?? ? Trục 1 10, 6 6 6 3,5 A1 (18) 327 899 0,93 0,9 21,8 25,3 7,9 7,5 B1,C1 (25) I x 1533 3068 0,9 0,85 53 6,4 4,9 25 4,8 899 6 6 3,5 D1 (18) 327 0,93 0,9 0 21,8 x 7,8 x A2,D2 (25) x 1533 3068 0,9 0,85 0 0 x x x 4260 5295 10 8 5 II B2 (30) 1609 0,88 0,81 34 17,7 7,4 8,7 5,64 10 8 5 C2 (32) 2078 0,88 0,8 67 14,2 3,8 10,8 3,57 A3,C3 (45) B3 (48) x 8946 17892 0,83 0,77 14 12 17,2 12,3 10 14 9 5,5 14 9 5,5 32, 9 7960 18817 0,82 0,76 11,4 7,2 12,7 6,27 III D3 (40) 4446 10729 0,85 0,78 0 17 x 8,8 x Như vậy tất cả các hệ sốan toàn đều lớn hơn 3. Trục thỏa điều kiện bền mỏi Bước 2.Kiểm tra trục vềđộ bền tĩnh Công thức kiểm nghiệm được tính như sau: ???= ???+ 3??≤ [?] Với: ???? 0.1 × ?? ? = ???? 0.2× ?? ? = [?] = 0.8 × ???= 0.8× 340 = 272??? Trục 1: 81466,42 0,1 25 39253,79 0,2 25 52,14 12,56 2 2 3 56,49 272 ; ; 1 1 1 1 1 td 3 3 37 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Trục 2: 13950 8 150692,41 0,2 32 42,57 22,99 2 2 3 58,3 272 ; ; 2 2 3 2 2 2 td 3 0,1 3 2 Trục 3: 261729 0,1 48 429923,87 0,2 48 23,7 19,44 ; 3 3 3 3 2 2 3 41,2 272 3 3 3 td Vậy các trục thỏa độ bền tĩnh. Bước 3.Kiểm nghiệm then Thông số của then được tra theo bảng 9.1a Điều kiện bền dập và điều kiện bền cắt có dạng 2? ??= ?.??.(ℎ − ??)≤ [??] = 150??? 2? ??= ?.??.?≤ [??] = 60??? Với : T : moment xoắn trên trục ; d : đường kính trục tại tiết diện sử dụng then; ??= 0.8?? : chiều dài then; h : chiều cao then; t1 : chiều sâu rãnh then; Ta có bảng kiểm nghiệm sau: Trục Đường kính d ? × ℎ × ?? ?? ?? ?? 6 6 3,5 6 6 3,5 1 18 28 62,3 25,96 18 29 60 25 2 30 44 76 23 10 8 5 32 40 78,4 23,54 10 8 5 3 48 50 102 26 14 9 5,5 42 80 77 20 14 9 5,5 Vậy các then đều thỏa điều kiện. 38 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Phần bảy: CHỌN Ổ LĂN VÀ NỐI TRỤC I – Trục đầu vào 1: Các thông sốban đầu d mm 25 Đường kính vòng trong d : Số vòng quay của ổ : Quay một chiều , làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ. 1 n vòng phút 725 / 1 Thiết Kế Bước 1.Chọn loại ổ lăn Lực hướng tâm tại vị trí các ổ đũa côn F X 2 B 2 2 2 Y N 2556,83 1162 2808,5 1 1 1 R B B 2 C 2 2 2 619,8 4 F X Y N 448,83 765,28 1 1 1 RC C Trục 1 là trục đầu vào, làm việc ở tốc độ quay cao, lại có bánh răng côn nênưu tiên dùng ổđũa côn. Bước 2.Chọn kích thước ổlăn Ta chọn sơ bộổlăn sau ( phụ lục P.2.11) Số hiệu d (mm) D (mm) ? ?? (kN) B (mm) T (mm) r (mm) C (kN) 7205 25 52 15 16,25 1,5 13,5 23,9 17,9 Bước 3.Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ Vị trí đặt ổ lăn như hình vẽ 1,5 1,5 13,5 0,36 e tan tan Ta có : 39 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Lực dọc trục tại B1: e F 0,83 0,36 765,28 135,63 93,04 F F F F N 0,83 1 1 1 1 1 aB sC at rC at e F 0,83 0,36 2808,5 839,18 F N 0,83 Và : 1 1 sB rB F F F F N nên 839,18 Do 1 1 1 1 aB sB sB aB Lực dọc trục tại C1: F F F 839,18 135,63 974,81 N 1 1 1 aC sB at 228,67 F N Và: 1 sC F F Do nên 974,81 F F N 1 1 aC sC 1 1 aC sC Xét tỉ số (? = 1 do vòng trong quay): 839,18 1 2808,5 0 F 1 aB 0,3 e . V F 1 rB Y Tra bảng 11.4 ta có : 1, X 974,81 1 765,28 0,4 F 1 aC 1,27 e V F . 1 rC cotan 0,4; 1,67 X Y Tra bảng 11.4 ta có: Tải trọng quy ước trên ổ: 1 1 2808,5 0 1 1 Q XVF YF K K N 2808,5 1 1 1 B rB aB t đ 0,4 1 765,28 1,67 974,81 1 1 1934 Q XVF YF K K N 1 1 1 C RC aC t đ Với : ? = 1: vòng trong quay ??= 1 : hệ sốảnh hưởng nhiệt độ ?đ= 1: áp dụng cho chế độ làm việc tải va đập nhẹ, quá tải ngắn hạn, tra bảng 11.3 Q Q Như vậy nên ta tính toán ổ theo thông số tại B1. 1 1 B C 15000 h L h Chọn thời gian làm việc của ổđũa côn là: n L 60 10 60 725 15000 10 tr 652,5 L 1 6 h Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng: 6 10 3 23, m 9 Khảnăng tải động: C Q L N kN C kN 2808,5 652,5 19626 19,6 1 m B 40 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 10 3 m Trong đó do sử dụng ổđũa. 10 3 m 23900 2808, C Q Tuổi thọ thật sự của ổ: 1258,19( ) L tr 5 6 10 60 L n h L h nam 28924 6,4 1 Như vậy ổđũa này cần được thay sau 3 năm làm việc Bước 4.Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh: Đối với ổđũa côn ta tra bảng 11.6 ta có: 0 ,92 X Y cotan cotan 0,5; 0,22 0,22 13,5 0 0 0 Theo công thức 11.9 0,5 2808,5 0,92 93,04 1490 Q X F Y F N F 0 1 B 0 1 0 1 1 rB aB rB 2808,5 17 900 Q N C N Như vậy 0 1 B 0 Vậy ổ thỏa điều kiện tải tĩnh. II – Trục trung gian 2: Các thông sốban đầu 181,2 d mm 5 25 Đường kính vòng trong d : 2 n vòng phút / Số vòng quay của ổ : Quay một chiều , làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ. 2 Thiết Kế Bước 1.Chọn loại ổ lăn Lực hướng tâm tại vị trí các ổ đũa côn F X 2 A 2 2 2 736 582 938 Y N 2 2 2 rA A 2 D 2 2 2 5 43 1536 1629 F X Y N 2 2 2 rD D Trục 2 có bánh răng côn và bánh răng trụrăng nghiêng nên ưu tiên dùng ổđũa . Bước 2.Chọn kích thước ổlăn Ta chọn sơ bộổlăn sau ( phụ lục P.2.11) Số hiệu d (mm) D (mm) ? ?? (kN) B (mm) T (mm) r (mm) C (kN) 41 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 7205 25 52 15 16,25 1,5 13,5 23,9 17,9 Bước 3.Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ Vị trí đặt ổ lăn như hình vẽ 1,5 1,5 13,5 0,36 e tan tan Ta có : Lực dọc trục tại A2: 920,6 542,36 F F F N 378,24 2 3 2 at a a e F 0,83 0,36 1629 378,24 108,5 F F F F N 0,83 2 2 2 2 2 aA sD at rD at e F 0,83 0,36 938 0,83 280,3 F N Và : 2 2 sA rA F F N nên 280,3 Do F F 2 2 sA aA 2 2 aA sA Lực dọc trục tại D2: F F 280,3 378,24 658,5 F N 2 2 2 aD sA at Và: 486,7 F N 2 sD nên Do đó 658,5 F F F F N 2 2 2 2 aD sD aD sD Xét tỉ số (? = 1 do vòng trong quay): 280,3 1 938 0 F 0,3 2 aA e . V F 2 rA Y Tra bảng 11.4 ta có : 1; X 658,5 1 1629 0,4 F 0,4 2 aD e V F . 2 rD cotan 0,4; 1,67 X Y Tra bảng 11.4 ta có: Tải trọng quy ước trên ổ: 42 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 2 2 2 1 1 938 0 rA aA t đ A Q XVF YF K K 1 1 N 938 0,4 1 1629 1,67 658,5 1 1 1751 Q XVF YF K K N 2 2 2 D rD aD t đ Với : ? = 1: vòng trong quay ??= 1 : hệ sốảnh hưởng nhiệt độ ?đ= 1: áp dụng cho chế độ làm việc tải va đập nhẹ, quá tải ngắn hạn, tra bảng 11.3 Q Q Như vậy nên ta tính toán ổ theo thông số tại D2. 2 2 A D Chọn thời gian làm việc của ổđũa côn là: 15000 h L h n L 181,2 5 60 60 15000 tr Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng: 163,125 2 6 h L 6 10 10 10 3 23, m 9 Khảnăng tải động: C Q L N kN C kN 1751 163,125 8073 8,1 2 m D 10 3 m Trong đó do sử dụng ổđũa. 10 3 m 23900 175 C Q Tuổi thọ thật sự của ổ: 6077( ) L tr 1 6 6 10 60 10 60 181,2 6077 L 558804 L h h 5 n 2 Bước 4.Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh: Đối với ổđũa côn ta tra bảng 11.6 ta có: 0 ,92 X Y cotan cotan 0,5; 0,22 0,22 13,5 0 0 0 Theo công thức 11.9 0,5 1629 0,92 658,5 1420 Q X F Y F N F 0 2 0 2 0 2 2 D rD aD rD 16 29 20900 Q N C N Như vậy 0 2 D 0 Vậy ổ thỏa điều kiện tải tĩnh. III – Trục đầu ra 3: Các thông sốban đầu Đường kính vòng trong d : d mm 45 3 43 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Số vòng quay của ổ : 3 60,42 n Quay một chiều , làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ. vòng phút / Thiết Kế Bước 1.Chọn loại ổ lăn Lực hướng tâm tại vị trí các ổ đũa côn: F 2 A 2 2 2 2110 1192 2423 X Y N 3 3 3 rA A 2 C 2 2 2 22 2 222 314 F X Y N 3 3 3 rC C Ta chọn dùng ổđũa côn (do trục dài) Bước 2.Chọn kích thước ổ lăn Ta chọn sơ bộ ổ lăn sau ( phụ lục P.2.11) Số hiệu d (mm) D (mm) ? ?? (kN) B (mm) T (mm) r (mm) C (kN) 2007109 45 75 19 20 1,5 11,33 40 34,8 Bước 3.Kiểm nghiệm khả năng tải của ổ Vị trí đặt ổ lăn như hình vẽ 1,5 1,5 11,33 0,3 e tan tan Ta có : . Lực dọc trục tại A3: e F 0,83 0,3 314 920,6 999 F F F F N 0,83 3 3 3 3 3 aA sC at rC at e F 0,83 0,3 2423 603 F N 0,83 Và : 3 3 sA rA F F N nên 999 F F Do 3 3 sA aA 3 3 aA sA Lực dọc trục tại C3: 603 920,6 318 F F F N 3 3 3 aC sA at 78 F N Và: 3 sC 44 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Do 3 3 , aC sC F F cùng chiều nên 3 3 aC sC F F 318 78 396 N Xét tỉ số (? = 1 do vòng trong quay): 999 0,4 F 0,41 3 e aA . 1 2423 V F 3 rA Tra bảng 11.4 ta có : 0,4; 0,4 11,3 3 2 X Y cotan cotan 396 1 314 0,4 F 3 aC 1,26 e . 0,4; V F 3 rC 0,4 11,3 3 2 Tra bảng 11.4 ta có: X Y cotan cotan Tải trọng quy ước trên ổ: 0,4 1 2423 2 999 1 1 2967 Q XVF YF K K N 3 3 3 A rA aA t đ 0,4 1 314 2 396 1 1 918 Q XVF YF K K N 3 3 3 C rC a C t đ Với : ? = 1: vòng trong quay ??= 1 : hệ sốảnh hưởng nhiệt độ ?đ= 1: áp dụng cho chế độ làm việc tải va đập nhẹ, quá tải ngắn hạn, tra bảng 11.3 Q Q Như vậy nên ta tính toán ổ theo thông số tại A3 3 3 A C 15000 hL h Chọn thời gian làm việc của ổđũa côn là: n L 60 60 60,42 15000 1 0 tr Thời gian làm việc tính bằng triệu vòng: 3 54,378 h L 6 6 10 10 3 40 m Khảnăng tải động: C Q L N kN C kN 2967 54,378 9839 9,8 3 m A 10 3 Trong đó do sử dụng ổđũa. m 10 3 m 40000 296 C Q Tuổi thọ thật sự của ổ: 5832( ) L tr 7 6 6 10 60 10 60 6 5832 0,42 L L h 1608739 h n 3 Bước 4.Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh: Đối với ổđũa bi đỡ chặn ta tra bảng 11.6 ta có: 0 3 1, X Y cotan cotan 0,5; 0,22 0,22 11,3 1 0 0 45 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Theo công thức 11.9 0,5 2423 1,1 999 2310 Q X F Y F N F 0 3 A 0 3 0 3 3 rA aA rA 24 23 34800 Q N C N Như vậy 0 3 A 0 Vậy ổ thỏa điều kiện tải tĩnh. IV – Chọn nối trục vòng đàn hồi: Moment xoắn tại trục 3 là: 430 T Nmm Nm 429923,87 3 Tra bảng 16.10a ta có các thông số nối trục như sau: ?? ?? ?? ???? ?? ?? ?? ?? T Nm 500 40 d D L l Z B 170 80 175 110 71 130 8 3600 5 42 30 28 32 Bảng 16.10b ?? ?? ?? ?? ?? ?? l l 14 M10 20 62 34 15 28 1.5 Bước 5.Kiểm tra sức bền dập: 2 kT [ ] d d ZD d l 0 3 c Trong đó: [??] = 3 ??? ∶ứng suất dập cho phép của cao su. ? = 1,2 : hệ số chế độ làm việc 429923,87 2 1,2 8 130 14 2 2,53 [ ] d d 8 Vậy nối trục thỏa sức bền dập. Bước 6.Kiểm tra sức bền của chốt: kTl d ZD u [ ] 0 u 3 c 0.1 0 Trong đó : ] 80 [ MPa ứng suất cho phép của chốt. 15 41,5 2 1,2 429923,87 41,5 0,1 14 u l 3 4 2 l l 0 1 2 u 75 [ ] u 8 130 3 Vậy chốt thỏa điều kiện bền. 46 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Phần tám: THIẾT KẾ VỎ HỘP và CÁC CHI TIẾT PHỤ Thiết kế vỏ hộp giảm tốc: Vỏ hộp giảm tốc có nhiệm vụ đảm bảo vị trí tương đối giữa các chi tiết và các bộ phận của máy, tiếp nhận tải trọng do các chi tiết lắp trên vỏ truyền đến, đựng dầu bôi trơn và bảo vệ các chi tiết tránh bụi. Vật liệu chế tạo vỏ hộp là gang xám, GX15-32 Chọn bề mặt lắp ghép giữa nắp hộp và thân hộp đi qua đường tâm các trục để lắp các chi tiết thuận tiện và dễ dàng hơn. Bề mặt ghép song song với mặtđế. Mặt đáy hộp nghiêng một góc từ 10 về phía lỗ tháo dầu nhằm thuận tiện hơn trong việc tháo dầu: dầu bôi trơn được thay thế sạch sẽ, tăng chất lượng làm việc cho hộp giảm tốc. Hộp giảm tốc đúc có các thông số cơ bản sau: I- Tên gọi Thông số Chiều dày: Thân hộp Nắp hộp Gân tăng cứng Chiều dày e Đường kính: Bulon nền Bulon cạnh ổ Bulon ghép nắp bích và thân Vis ghép nắp ổ Vis ghép nắp cửa thăm Mặt bích ghép nắp và thân: Chiều dày bích thân hộp Chiều dày bích nắp hộp Bề rộng bích nắp và thân Mặt đế hộp: Chiều dày không có phần lồi Bề rộng mặt đế hộp Kích thước gối trục Bề rộng mặt ghép bolon cạnh ổ 10mm 0,9 1 9mm 1 8 e d d d d d S S K mm 14 0,7 0,8 0,6 0,5 1d mm 1 10 8 6 5 2 d d d d d mm mm mm mm 2 1 3 d 3 2 4 d 4 2 5 d 5 2 1,8 0,9 K 14,4 13 29 3S d S mm mm mm 3 3 4 S 4 3 3 K 3 3 2 mm q 1,4 42 20 1S S K K d mm 65 1 1 1, , K q mm 1 3 16 13 3 32 K E R mm 2 2 2 2 47 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Tâm lỗ bulon cạnh ổ 2 E 1,6 1,3 1,6 10 16 1,3 10 13 ; E R L Z d d mm mm 2 2 2 2 Khe hở giữa các chi tiết Giữa bánh răng với thành hộp Giưa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp Giữa mặt bên các bánh răng với nhau 10mm 1 3 30mm 1 10mm B Số lượng bulon nền Z 200 Nắp ổ: Các nắp ổ với thông số của vis ghép, đường kính nắp ổ: Trục 1 D 52 D 80 D 94,4 D 42 h 8 4 d M8 Z 4 Thiết kế các chi tiết phụ: 1.Bulon vòng: Ren d Trục 2 Trục 3 52 65 80 42 8 M8 4 85 100 125 75 10 M8 6 2 3 4 II- Trọng lượng nâng được a 200 h 1d 2 d 3d 4 d 5 d 1h 2h M10 45 25 10 25 15 22 8 6 2.Chốt định vị: Chọn chốt định vị hình côn. 3.Cửa thăm: (bảng 18.5) 48 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 A 100 B 75 A1 150 B1 100 C 125 C1 - K 87 R 12 Vis SL 4 M822 4.Nút thông hơi: (bảng 18.6) Chọn nút thông hơi M272: A B 15 C 30 D 15 E 45 G 35 H 32 I 6 K 4 L 10 M272 M 8 N 22 O 6 P 32 Q 18 R 36 S 32 5.Nút tháo dầu: (bảng 18.7) 49 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 Chọn nút tháo dầu có kích thước: d b 15 m 9 f 3 L 28 c q D 30 S 22 D0 25,6 M202 2,5 17,8 6.Mắt chỉ dầu: (bảng 18.9) Kích thước que thăm dầu như sau: Kích thước mắt kính (mm) 20 D 55 Dl 40 l h 6 10 Phần chín: CHỌN DẦU BÔI TRƠN và DUNG SAI LẮP GHÉP I. Dầu bôi trơn hộp giảm tốc: Chọn độ nhớt phụ thuộc vào vận tốc vật liệu chế tạo bánh răng, tra theo bảng 18.11. Với vận tốc vòng trong khoảng 1 2,5 / m s , vật liệu chế tạo bánh răng là thép C45 tôi cải 0 thiện ta tra được độ nhớt của dầu ở 50 là 186 . Tra bảng 18-13 ta sử dụng loại dầu bôi trơn AK- 15. II. Lắp bánh răng lên trục và điều chỉnh sự ăn khớp: Đối với bánh răng côn, việc điều chỉnh được tiến hành trên cả hai bánh răng dẫn và bị dẫn. -Dịch chuyển trục cùng với các bánh răng đã cố định trên nó nhờ bộ đệm điều chỉnh có chiều dày khác nhau lắp giữa nắp ổ và vỏ hộp. Việc điều chỉnh như thế này khá thuận tiện. 50 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
Trường ĐHBK TPHCM ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY - 2011 -Dịch chuyển các bánh răng trên trục đã cố định, sau đó định vị lần lượt từng bánh một. Việc điều chỉnh này khá phức tạp. 70% Lưu ý: Độđiều chỉnh phải đạt trên bề mặt răng. III. Dung sai và lắp ghép: 1.Chọn cấp chính xác: -Đối với bánh răng cấp chính xác đã được chọn trong phần trước. -Đối với trục, then và các rãnh then chọn cấp chính xác là 7. -Đối với các lỗ chọn cấp chính xác là 6. -Đối với sai lệch của độ song song, độ thẳng góc, độ nghiêng, độ đảo mặt đầu, độ đảo mặt toàn phần là 6, độ thẳng, độ phẳng là 7, độ đồng tâm , độ đối xứng, độ giao trục, độ đảo hướng tâm toàn phần, độ trụ, độ tròn, và profin tiết diện dọc là 5. 2.Chọn kiểu lắp: -Đối với then và bánh răng ta chọn kiểu lắp H7/k6. -Đối với vòng trong chọn kiểu lắp k6. -Đối với vòng ngoài chọn kiểu lắp H7. 3.Bảng dung sai lắp ghép bánh răng: Chi tiết Mối es ei ES ( m EI Độ dôi Độ hở ( m ( m ( m lắp ) ) ) ) lớn nhất ( m lớn nhất ( m ) ) Bánh côn +12 +1 +18 0 12 17 7 6 H k dẫn Bánh côn bị +15 +2 +21 0 15 19 7 6 H k dẫn Bánh trụ +18 +2 +25 0 18 23 7 6 H k dẫn Bánh trụ bị +18 +2 +25 0 18 23 7 6 H k dẫn 4.Bảng dung sai lắp ghép ổ lăn: Mối lắp es ei ES ( m EI Độ dôi lớn nhất ( m Độ hở lớn nhất ( m ( m ( m ( m ) ) ) ) ) ) 25 6 k +15 +2 0 -10 25 - 51 SVTH: Trần Đăng KhuêGVHD: PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc
