Đồ án chi tiết máy(HGT 2 cấp đồng trục) BKDN
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (520.31 KB, 38 trang )
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
LỜI NĨI ĐẦU
--***--
Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí. Mặt
khác, một nền công nghiệp phát triển không thể thiếu một nền cơ khí hiện đại. Vì vậy, việc
thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọng trong cơng
cuộc hiện đại hố đất nước. Hiểu biết, nắm vững và vận dụng tốt lý thuyết vào thiết kế các
hệ thống truyền động là những yêu cầu rất cần thiết đối với sinh viên, kỹ sư cơ khí.
Trong cuộc sống ta có thể bắt gặp hệ thống truyền động ở khắp nơi, có thể nói nó đóng
một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất.Đối với các hệ thống truyền
động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thể thiếu.
Đồ án thiết kế máy giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộp giảm tốc, qua đó ta có thể củng cố
lại các kiến thức đã học trong các môn học như Nguyên lý máy, Chi tiết máy, Vẽ kỹ
thuật ..., và giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan về việc thiết kế cơ khí.Hộp giảm tốc là
một trong những bộ phận điển hình mà cơng việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các
chi tiết cơ bản như bánh răng, ổ lăn,…Thêm vào đó, trong q trình thực hiện các sinh
viên có thể bổ sung và hồn thiện kỹ năng vẽ AutoCad, điều rất cần thiết với một sinh viên
kĩ thuật cơ khí.
Em chân thành cảm ơn cơ VŨ THỊ HẠNH, các thầy cơ khoa cơ khí giao thơng đã giúp
đỡ em rất nhiều trong quá trình thực hiện đồ án.
Với kiến thức cịn hạn hẹp, vì vậy thiếu sót là điều khơng thể tránh khỏi, em rất mong
nhận được ý kiến từ thầy cơ .
Kính Chúc q thầy cô sức khỏe và hạnh phúc.
Sinh viên thực hiện:
Lê Quang Huy
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:1
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
Trang:2
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
PHẦN I: TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
I, Chọn cơng suất động cơ điện:
1. Tính tốn cơng suất cần thiết của động cơ điện:
Công suất của động cơ Nđc lấy theo dãy số tiêu chuẩn quy định cho từng loại động cơ. Để
tính Nđc ta xác định một số cơng suất sau:
Cơng suất trên băng tải:
Trong đó:
P: là lực kéo băng tải
v: là vận tốc băng tải
Công suất truyền động chung cho cả hệ thống:
Với:
-
Hiệu suất bộ truyền đai dẹt
-
Hiệu suất 1 cặp ổ lăn (4 cặp)
-
Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ thẳng ( 2 cặp)
-
Hiệu suất khớp nối
Vậy công suất cần thiết cho động cơ điện là:
2. Chọn công suất động cơ điện(Nđc):
Nguyên tắc: động cơ điện cần chọn sao cho có thể lợi dụng được tồn bộ cơng suất động cơ.
Khi làm việc nó phải thỏa mãn ba điều kiện:
+ Động cơ không phát nóng trong quá nhiệt độ cho phép
+ Có khả năng quá tải trong thời gian ngắn
+ Có momen mở máy đủ lớn để thắng momen cản ban đầu của phụ tải khi khởi động
Thường chọn động cơ theo điều kiện nhiệt độ, rồi kiểm tra điều kiện quá tải khi khởi động.
Gọi: Nđc là công suất định mức hay công suất danh nghĩa của động cơ điện.
II, chọn số vòng quay của động cơ:
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:3
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
Tra bảng trang 320-336[1] loại động cơ che kín có quạt gió loại A02(AOJI2), có cơng suất
định mức 3.0kW với các số vòng quay gồm 2880vg/ph; 1430 vg/ph;960 vg/ph; 720 vg/ph.
Nếu chọn số vịng quay nđc càng lớn thì kích thước khn khổ, trọng lượng, giá thành động
cơ càng giảm (vì số đôi cực càng giảm), hiệu suất và hệ số công suất (cosφ) càng tăng. Vì vậy,
người sử dụng mong muốn dùng động cơ có số vịng quay cao. Nhưng nếu chọn số vịng quay
nđc lớn thì u cầu giảm tốc nhiều hơn (Tỷ số truyền động chung ichung của HGT sẽ lớn) nên
kích thước, giá thành của các bộ truyền tăng lên.
Do đó, từ các điều kiện trên ta chọn động cơ điện kí hiệu A02(A0Л2) 32-4 có:
Cơng suất động cơ Nđc= 3,0 kW
Số vòng quay động cơ
nđc = 1430 (vg/ph)
Hiệu suất động cơ ηđc = 83,5%
Khối lượng động cơ
m = 39 (kg)
Động cơ này giá thành không đắt lắm và tỷ số truyền động chung có thể phân phối hợp lý cho
các bộ truyền trong hệ thống dẫn động.
III, Tính tốn tỉ số truyền:
1. Phân phối tỷ số truyền chung.
a, tỷ số truyền chung của hệ thống.
Ta có:
Trong đó: : Số vòng quay của động cơ
: Số vòng quay của tang
Mà:
Với: D= 280 (mm) Đường kính của tang
v= 0.95(m/s) vận tốc băng tải
(vg/ph)
Vậy
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:4
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
b, Phân phối tỷ số truyền.
Ta có:
Với: Tỷ số truyền của các bộ truyền ngoài HGT ()
: Tỷ số truyền của các bộ truyền trong HGT
Ta chọn trước:
Ta lại có:
Với: là tỷ số truyền của cặp bánh răng trụ thẳng cấp nhanh
là tỷ số truyền của cặp bánh răng trụ thẳng cấp chậm
2. Tính số vịng quay và cơng suất trên các trục.
a, Số vòng quay trên các trục.
Trục động cơ:
(vg/ph)
Trục I (trục vào):
(vg/ph)
Trục II (trục trung gian): (vg/ph)
Trục III (trục vào):
(vg/ph)
b, Công suất trên đầu vào các trục.
Trục động cơ:
Trục I (trục vào): (kW)
Trục II (trục trung gian): (kW)
Trục III (trục vào):
(kW)
c, momen xoắn trên các trục.
Trục động cơ:
Trục I (trục vào):
Trục II (trục trung gian):
Trục III (trục vào):
Bảng hệ thống số liệu tính được:
Thơng số
Động cơ
Trục I
Trục II
Trục III
trục
i
n(vg/ph)
N(kW)
Mx(N.mm)
2,2
1430
3
20034,97
2,2
650
2,865
42093,46
3,16
205,23
2,76
128348,29
3.16
64,79
2,66
391350,187
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:5
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN
I, Thiết kế bộ truyền ngồi( bộ truyền đai dẹt)
1. Chọn loại đai.
Vì động cơ điện có cơng suẩ nhỏ nên chọn đai vải cao su: có sức bền và tính đà hồi cao, ít ảnh
hưởng của nhiệt độ và độ ẩm.
2. Xác định đường kính bánh đai.
a,Đường kính bánh đai nhỏ:
Áp dụng cơng thức Xaverin 5-6 trang 84 TLTKCTM( 1998):
(mm)
Chọn theo tiêu chuẩn của bảng 5-1 trang 85 sách TK CTM (mm)
Kiểm nghiệm vận tốc đai theo điều kiện:
(m/s)≤ (m/s)
b, Đường kính bánh đai lớn:
Lấy ξ=0.01
Đường kính bánh đai lớn:
(mm)
Chọn theo tiêu chuẩn của bảng 5-1 trang 85 sách TK CTM (mm)
Số vòng quay thực n2 của bánh bị dẫn trong 1 phút:
(vg/ph)
So sánh về sai sơ vịng quay:
≤3÷5%, thỏa điều kiện
3. Khoảng cách trục A và chiều dài đai L.
Dựa vào công thức (5-9) trang 85 tl TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp ta có cơng thức sau:
Trong đó: Lmin: chiều dài tối thiểu của đai
: số vòng quay của đai trong 1 phút, ,
chọn
(m)=2096,5(mm)
Dựa vào công thức (5-2) tl TKCTM Nguyễn Trọng Hiệp trang 82 ta có cơng thức tính khoảng
cách trục A theo Lmin như sau:
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:6
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
Ta có: (mm)
Vì A khơng thỏa điều kiện nên chọn A=1080(mm)
Sau đó tính lại L theo A Cơng thức (5-1) trang 83 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998: (mm)
Để nối đai sau khi tính xong tăng thêm chiều dài L 100(mm) L= 3123,8782(mm)
4. Kiểm nghiệm góc ơm trên bánh nhỏ.
Kiểm nghiệm lại điều kiện theo α1 ≥ 150° (5-6) trang 86 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998,
thỏa mãn.
Chọn
5. Xác định tiết diện đai.
Dựa vào bảng 5-2 trang 86 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để chọn [δ/D1]max:
Ta có :
, chọn
Dựa vào công thức trang 86 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để tính chiều rộng của Đai:
Để có được ứng suất có ích cho phép của đai thì phải định được giá trị của ứng suất căng ban
đầu
Ứng suất căng ban đầu [N/mm]
Chọn: [N/mm]
Dựa vào bảng 5-5 trang 89 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để chọn
Với
, vải cao su
Dựa vào bảng (5-6), (5-7),(5-8),(5-9) trang 89, 90, 91 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp
1998 để chọn các hệ số:
( hệ số ảnh hưởng của chế độ tải trọng)
(hệ số ảnh hưởng của góc ơm)
(hệ số ảnh hưởng của vận tốc)
(hệ số bố trí bộ truyền)
Vậy chiều rộng của đai là:
(mm)
Dựa vào bảng 5-4 trang 88 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để chọn chiều rộng của Đai, ta
chọn được b = 70(mm)
6. Chiều rộng của bánh đai.
Dựa vào công thức (5-14) trang 91 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để tính chiều
rộng của bánh Đai
(mm)
Dựa vào bảng 5-10 trang 91 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để chọn chiều rộng của
bánh Đai, ta chọn được B = 9(mm)
Dựa vào công thức (5-16), (5-17) trang 91 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để tính
lực căng So và lực t.dụng lên Trục.
+ Lực căng: (N)
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:7
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
+ Lực tác dụng lên trục: (N)
Bảng số liệu hệ thống tính được:
Thơng số
Đường kính bánh đai nhỏ
Đường kính bánh đai lớn
Chiều dài đai
Chiều rộng đai
vận tốc đai
khoảng cách trục
lực căng đai
lực tác dụng lên trục
ký hiệu
D1
D2
L
B
v
A
So
R
Số liệu
140
400
3123,88
70
10,48
1080
504
1506,25
II, thiết kế bộ truyền bánh răng cấp chậm( bên trong hộp giảm tốc)
1. Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện
Chọn thép thường hóa có độ rắn bề mặt răng HB ˂ 350
Bánh răng nhỏ: Chọn Thép thường hóa C50 có độ rắn 180-230 HB cho bánh răng
nhỏ với đường kính phơi < 100 mm
Giới hạn bền kéo: (N/)
Giới hạn chảy: (N/)
Độ rắn:
Bánh răng lớn: Chọn Thép thường hóa C45 có độ rắn 170-220 HB cho bánh răng lớn
với đường kính phơi 100 - 300 mm
Giới hạn bền kéo: (N/)
Giới hạn chảy: (N/)
Độ rắn:
2. Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép.
a, ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép.
Dựa vào công thức (3-1) trang 38 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để chọn tính
ứng suất t.xúc cho phép
Tính riêng từng phần, ta có:
(N/), (Dựa vào bảng 3-9 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm )
, (Dựa vào bảng 3-9 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm )
Ta có:
, vì nên chọn
Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh răng nhỏ:
(N/)
Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh răng lớn:
(N/)
Để tính tốn ta cần chọn g.trị nhỏ hơn : (N/)
b, Ứng suất uốn cho phép.
Dựa vào công thức (3-5) trang 42 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm:
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:8
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
Tính riêng từng phần, ta có:
(N/)
(N/)
n = 1,5 ( hệ số an toàn đối với bánh răng làm bằng thép rèn hoặc cán tôi cải thiện)
( hệ số tập trung ứng suất ở chân răng đối với bánh răng làm bằng thép tôi cải thiện)
(là số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn: )
Ứng suất uốn bánh răng nhỏ: (N/)
Ứng suất uốn bánh răng nhỏ: (N/)
3. Sơ bộ chọn hệ số tải trọng K.
Chọn K = 1,3
4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng
Đối với bộ truyền bánh răng trụ, bộ truyền chịu tải trọng nhỏ có thể định
ΨA=b/A = (0.15 ÷ 0.3)
Chọn ΨA= 0,3
5. Xác định khoảng cách trục A hoặc chiều dài nón L.
Dựa vào cơng thức (3-9) trang 45 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để xác định
khoảng cách trục A
Trong đó:
A≥ 115,48 (mm)
Chọn A = 150(mm)
6. Tính vận tốc vịng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.
Vận tốc vòng của bánh răng trụ.
(m/s)
Dựa vào bảng (3-11) trang 46 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để chọn cấp chính
xác của bánh răng là cấp: 7
7. Định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A hoặc chiều dài nón L.
Hệ số tập trung tải trọng:
Hệ số tải trọng động: (bảng 3-13 trang 48 với ccx=7, v=(3-8), độ rắn ≤ 350HB)
Hệ số tải trọng: (Chênh lệch trên 10% so với giá trị sơ bộ)
Xác định lại khoảng cách trục A:
Chọn A = 159 (mm)
8. Xác định modun số răng chiều rộng bánh răng và góc nghiêng của răng.
Theo bánh răng trụ modun được chọn theo khoảng cách trục A
Chọn
Số răng bánh dẫn:
, chọn
Số răng bánh bị dẫn:
, chọn
Chiều rộng bánh răng:
(mm), chọn b = 50(mm)
9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:9
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
Dựa vào công thứcThiết kế bọ truyền bánh răng thẳng (3-29) trang 51 tl TK CTM
Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để kiểm nghiệm sức bền uốn của răng
Chiều dài tương đối của răng:
Đối với bánh răng nhỏ có hệ số bánh răng: (Dựa vào bảng 3-18 trang 52 tl TKCTM
Nguyễn Trọng Hiệp với ξ = 0.01)
Đối với bánh răng nhỏ có hệ số bánh răng:
Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:
(N/)
(N/)
Thỏa mãn điều kiện ≤
10. Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột
a, Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc sinh ra khi quá tải
ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép:
(N/)
(N/)
Tính theo cơng thức 3-13:
b, Kiểm tra ứng suất uốn lớn nhất sinh ra khi quá tải
Ta có: , thỏa điều kiện
, thỏa điều kiện
Bảng định thơng số hình học của bộ truyền bánh răng cấp chậm:
Tên thông số
Khoảng cách trục
Modun pháp
Chiều cao răng
Chiều cao đầu răng
Độ hở hướng tâm
Đường kính vịng chia
Đường kính vịng lăn
Đường kính vịng chân
răng
Đường kính vịng đỉnh
Cơng thức
A
mn
h
hd
C
dc1
dc2
d1
d2
Di1
Di2
De1
De2
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Giá trị
159
2
4,5
2
0,5
76
242
76
242
71
237
80
246
Trang:10
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
răng
11. Tính lực tác dụng lên trục:
(CT 3-49,T45-TKCTM)
Trong đó: (N.mm)
(N)
(N)
III, thiết kế bộ truyền bánh răng cấp nhanh( bên trong hộp giảm tốc)
1. Chọn vật liệu bánh răng và cách nhiệt luyện
Chọn thép thường hóa có độ rắn bề mặt răng HB ˂ 350
Bánh răng nhỏ: Chọn Thép thường hóa C45 có độ rắn 170-220 HB cho bánh răng
nhỏ với đường kính phôi < 100 mm
Giới hạn bền kéo: (N/)
Giới hạn chảy: (N/)
Độ rắn:
Bánh răng lớn: Chọn Thép thường hóa C40 có độ rắn 150-210 HB cho bánh răng lớn
với đường kính phôi 100 - 300 mm
Giới hạn bền kéo: (N/)
Giới hạn chảy: (N/)
Độ rắn:
2. Định ứng suất mỏi tiếp xúc và ứng suất mỏi uốn cho phép.
a, ứng suất mỏi tiếp xúc cho phép.
Dựa vào công thức (3-1) trang 38 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để chọn tính
ứng suất t.xúc cho phép
Tính riêng từng phần, ta có:
(N/), (Dựa vào bảng 3-9 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm )
, (Dựa vào bảng 3-9 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm )
Ta có:
, vì nên chọn
Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh răng nhỏ:
(N/)
Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh răng lớn:
(N/)
Để tính tốn ta cần chọn g.trị nhỏ hơn : (N/)
b, Ứng suất uốn cho phép.
Dựa vào công thức (3-5) trang 42 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm:
Tính riêng từng phần, ta có:
(N/)
(N/)
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:11
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
n = 1,5 ( hệ số an toàn đối với bánh răng làm bằng thép rèn hoặc cán tôi cải thiện)
( hệ số tập trung ứng suất ở chân răng đối với bánh răng làm bằng thép tôi cải thiện)
(là số chu kỳ cơ sở của đường cong mỏi uốn: )
Ứng suất uốn bánh răng nhỏ: (N/)
Ứng suất uốn bánh răng nhỏ: (N/)
3. Sơ bộ chọn hệ số tải trọng K.
Chọn K = 1,3
4. Chọn hệ số chiều rộng bánh răng
Đối với bộ truyền bánh răng trụ, bộ truyền chịu tải trọng nhỏ có thể định
ΨA=b/A = (0.15 ÷ 0.3)
Chọn ΨA= 0,2
5. Xác định khoảng cách trục A hoặc chiều dài nón L.
Dựa vào công thức (3-9) trang 45 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để xác định
khoảng cách trục A
Trong đó:
A≥ 115,48 (mm)
Chọn A = 150(mm)
6. Tính vận tốc vịng v của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.
Vận tốc vòng của bánh răng trụ.
(m/s)
Dựa vào bảng (3-11) trang 46 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để chọn cấp chính
xác của bánh răng là cấp: 7
7. Định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A hoặc chiều dài nón L.
Hệ số tập trung tải trọng:
Hệ số tải trọng động: (bảng 3-13 trang 48 với ccx=7, v=(3-8), độ rắn ≤ 350HB)
Hệ số tải trọng: (Chênh lệch trên 10% so với giá trị sơ bộ)
Xác định lại khoảng cách trục A:
Chọn A = 159 (mm)
8. Xác định modun số răng chiều rộng bánh răng và góc nghiêng của răng.
Theo bánh răng trụ modun được chọn theo khoảng cách trục A
Chọn
Số răng bánh dẫn:
, chọn
Số răng bánh bị dẫn:
, chọn
Chiều rộng bánh răng:
(mm), chọn = 35(mm)
9. Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng.
Dựa vào công thứcThiết kế bọ truyền bánh răng thẳng (3-29) trang 51 tl TK CTM
Nguyễn Trọng Hiệp 1998 để kiểm nghiệm sức bền uốn của răng
Chiều dài tương đối của răng:
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:12
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
Đối với bánh răng nhỏ có hệ số bánh răng: (Dựa vào bảng 3-18 trang 52 tl TKCTM
Nguyễn Trọng Hiệp với ξ = 0.01)
Đối với bánh răng nhỏ có hệ số bánh răng:
Kiểm nghiệm sức bền uốn của răng:
(N/)
(N/)
Thỏa mãn điều kiện ≤
10. Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột
a, Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc sinh ra khi quá tải
ứng suất tiếp xúc quá tải cho phép:
(N/)
(N/)
Tính theo cơng thức 3-13:
b, Kiểm tra ứng suất uốn lớn nhất sinh ra khi quá tải
Ta có: , thỏa điều kiện
, thỏa điều kiện
Bảng định thơng số hình học của bộ truyền bánh răng cấp chậm:
Tên thông số
Khoảng cách trục
Modun pháp
Chiều cao răng
Chiều cao đầu răng
Độ hở hướng tâm
Đường kính vịng chia
Đường kính vịng lăn
Đường kính vịng chân
răng
Đường kính vịng đỉnh
răng
Cơng thức
A
mn
h
hd
C
dc1
dc2
d1
d2
Di1
Di2
De1
De2
Giá trị
159
2
4,5
2
0,5
76
242
76
242
71
237
80
246
11. Tính lực tác dụng lên trục:
(CT 3-49,T45-TKCTM)
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:13
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
Trong đó: (N.mm)
(N)
(N)
PHẦN III: BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGÂM DẦU
Bộ truyền
Vật liệu
Cấp nhanh
Giới hạn bền kéo
470-1000
Thép
600
Cấp chậm
620
580
Các loại dầu
tốc
57/8
540
470-1000
thép
Độ nhớt khi có vận
57/8
512,5(m/s)
8,2
5-
Dầu Tuabin (TOCT
32 - 53) 57
Dầu Tuabin (TOCT
12,5(m/s)
7,74
32 - 53) 57
thỏa điền kiện bôi trơn
PHẦN IV: THIẾT KẾ TRỤC VÀ TÍNH THEN
I, thiết kế trục:
1. Chọn vật liệu:
Đối với HGT chịu tải trọng bình thường chọn loại thép 45 thường hóa
2. Thiết kế trục và tính độ bền.
a, Tính sơ bộ trục.
, mm
(N/mm)
Chọn: (N/mm)
Trục 1 (d1) Trục 2 (d2)
Trục 3 (d3)
Đơn vị
Tính sơ bộ trục
18,18
26,37
38,24
Mm
Chọn theo tiêu chuẩn
20
30
40
mm
bo
15
29
23
mm
(Sử dụng bảng 10.3 trang 189 đường kính d xác định gần đúng chiều rộng ổ lăn bo TL TT
TKHTDĐ CK Trịnh Chất 2)
b, tính gần các đoạn trục
Khoảng cách trục: A = 159mm
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:14
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
Khoảng cách giữa các CT quay: k1 = 12mm
Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp: k2 = 12mm
Khoảng cách từ nắp ổ đến mặt mút của chi tiết quay: k3 = 15mm
Chiều cao của nắp và đầu bulong: hn=18mm
Bề rộng bánh răng cấp chậm: b1 = 50mm
Bề rộng bánh răng cấp nhanh: b2 = 35mm
Khoảng cách từ nắp ổ đến mặt cạnh của Ct quay ngồi hơp: I4 = 15mm
c, Chiều dài mayơ lắp các trục ( lớn hơn hoặc bằng bề rộng bánh răng)
lm12= (1,2…1,5)d1= 26mm, chọn lm12 = 35mm
lm13= (1,2…1,5)d1= 26mm, chọn lm13 = 35mm
lm22= (1,2…1,5)d2= 39mm, chọn lm22 = 39mm
lm32= (1,2…1,5)d3= 52mm, chọn lm32 = 52mm
lm33= (1,2…1,5)d3= 52mm, chọn lm33 = 52mm
d, Khoảng cách trên trục k từ gối đỡ đến chi tiết quay:
l12 = lc12= 0,5.(lm12+bo)+k3+hn= 58mm
l13= 0,5.(lm13+bo)+k1+k2 = 49mm
l11=2.l13 = 98mm
l22=0,5.(lm22+bo)+I4+k2 = 56mm
l23=l11+l32+k1+bo = 190,5mm
l21= l23+l32 = 252mm
l32=0,5.(lm32+bo)+k1+k2 = 61,5mm
l31= 2.l32 = 123mm
l33=l31+lc33 = 193,5mm
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:15
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
lc33=0,5.(lm33+bo)+k3+hn= 70,5mm
e, Xác định trị số và chiều của các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục:
TRỤC I
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:16
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
+ ta có: (N) , (N) , (N)
, ,
+Ta có: theo Oyz
bảo toàn momen tại điểm A:
bảo toàn lực theo phương y:
+Theo Oxz:
bảo toàn momen tại điểm A:
bảo toàn lực theo phương x:
TRỤC II
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:17
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
+ Ta có: , (N) , (N) , (N) , (N)
, ,
+ Ta có: theo Oyz
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:18
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
bảo tồn momen đối với điểm C:
bảo toàn lực theo phương y:
Theo Oxz:
bảo toàn momen đối với điểm C:
bảo toàn lực theo phương x:
TRỤC III
Ta có: (N) , (N), , ,
Ta có: theo Oyz
bảo toàn momen đối với điểm E:
bảo toàn lực theo phương y:
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:19
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
theo Oxz:
bảo toàn momen đối với điểm E:
bảo toàn lực theo phương x:
f, tính momen tại các tiết diện nguy hiểm:
Momen uốn tổng:
Momen tương đương: (N.mm)
Đường kính trục:
Tra bảng 10.5 Ta chọn trị số ứng suất cho phép [ϭ] = 63(N/)
TRỤC I
Chi tiết thứ
I trên trục
k
k=1 , i=0
k=1 , i=1
k=1 , i=2
k=1 , i=3
Momen
Momen
Momen
uốn ()
uốn ()
uốn tổng()
0
0
27139,2
0
0
87362,3
53559,01
0
0
87362,3
60042,52
0
Momen
Momen
Momen
uốn ()
uốn ()
uốn tổng()
0
94407,8
172166,5
0
0
34361,64
62663,5
0
0
100466,69
183215
0
Momen
Đường
tương
kính đoạn
Đơn vị
đương()
36454,007
94662,91
70242,43
0
trục( )
17,95
24,68
22,34
0
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
Momen
Đường
tương
kính đoạn
Đơn vị
đương()
0
149828,29
214296,48
0
trục( )
0
28,76
32,4
0
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
TRỤC II
Chi tiết
thứ I trên
trục k
k=2 , i=0
k=2 , i=1
k=2 , i=2
k=2 , i=3
TRỤC III: Tra bảng 10.5 Ta chọn trị số ứng suất cho phép [ϭ] = 50(N/)
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:20
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Chi tiết
thứ I trên
trục k
k=3 , i=0
k=3 , i=1
k=3 , i=2
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
Momen
Momen
Momen
uốn ()
uốn ()
uốn tổng()
0
103860,79
0
0
37802,2
0
0
110526,33
0
Momen
Đường
tương
kính đoạn
Đơn vị
đương()
0
356486,04
338919,2
trục( )
0
41,47
40,77
(mm)
(mm)
(mm)
Lấy đường kính trục theo tiêu chuẩn:
+Trục I: d10 = 20 (mm), d11 = 25 (mm), d12 = 36 (mm), d13 = 25 (mm)
+ Trục II: d20 = 30 (mm), d21 = 45 (mm), d22 = 45 (mm), d23 = 30 (mm)
+ Trục III: d30 = 45 (mm), d31 = 55 (mm), d32 = 45 (mm), d33 = 40 (mm)
g, Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi.
+ hệ số an tồn tính theo cơng thức sau: (Cơng thức trang 120 TKCTM)
+ Hệ số an tồn xét riêng US pháp: (Công thức trang 120 TKCTM)
+ : Hệ số an tồn xét riêng US tiếp: (Cơng thức trang 120 TKCTM)
+ Giới hạn mỏi uốn và xoắn đối với chu kì đối xứng:
(Cơng thức trang 120 TKCTM)
+Tra bảng 10.7 trang 197 TL TT TKHTDĐ CK Trịnh Chất 2, ta có:
+ Vì các trục trong Hộp Giảm Tốc quay nên ứng suất pháp (uốn) biến đổi theo chu kì đối xứng:,
+ Vì các trục quay 1 chiều nên ứng suất xoắn thay đổi theo chu kì mạch động:
+ Dựa vào kết cấu trục và biểu đồ mômen , ta nhận thấy các tiết diện sau là tiết diện nguy hiểm
cần kiểm tra độ bền mỏi: Trục I : tiết diện 11 (lắp ổ lăn), tiết diện 12 ( lắp bánh răng); Trục II: tiết
diện 21 và 22 (lắp hai bánh răng); Trục III: tiết diện 31 ( lắp bánh răng)
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:21
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
+Trị số W , Wo khi trục có 1 rãnh then :(chọn ở bảng 7-3b trang 122 tl TK CTM Nguyễn Trọng
Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm)
Tiết diện
Đường kính trục
d(mm)
12
36
21
45
22
45
31
55
11
25
Chọn hệ số tăng bền β=1
b x h ()
W()
Wo()
10 x 8
14 x 9
14 x 9
18 x 11
0
4010
7800
7800
14510
1533,98
8590
16740
16740
30800
3067,96
Chọn hệ số kích thước và :
Tiết diện
Đường kính trục
d(mm)
11
25
0,88
0,77
12
36
0,85
0,73
21
45
0,82
0,7
22
45
0,82
0,7
31
55
0,78
0,67
+hệ số tập trung ứng suất thực tế tại rãnh then: (chọn ở bảng 7-9 trang 127 tl TK CTM Nguyễn
Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm)
khi uốn Kϭ = 1.63(N/), Khi xoắn Kτ = 1.5(N/)
+hệ số tập trung ứng suất thực tế ở tiết diện 1-1 tại cung lượn của trục : (chọn ở bảng 7-9 trang
127 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn Văn Lẫm)
khi uốn Kϭ = 1.32(N/) , Khi xoắn Kτ = 1.1(N/)
+Kết quả tính tốn hệ số an tồn đối với tiết diện nguy hiểm:
Tiết diện
US uốn ()
US xoắn ()
Hệ số an tồn
Hệ số an tồn
Hệ số an
US tiếp()
US pháp()
tồn(n)
11
56,95
6,86
6,89
3,16
6,87
12
14,93
2,45
13,41
9,4
26,4
21
12,88
3,83
8,22
10,55
20
22
23,49
3,83
8,22
5,78
12,7
31
7,62
6,35
4,75
16,96
17,23
+vì hệ số an toàn tại các tiết diện đều lớn hơn [n]=2.5÷ 3 như vậy khơng cần tính độ cứng.
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:22
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
g, kiểm nghiệm trục khi quá tải đột ngột:
Thép 45 thường hóa có: giới hạn bền chảy (N/), [σ] = 240
Cơng thức kiểm nghiệm : =
σ (N/)
55,91
20,11
6,64
(N.mm)
(N.mm)
d(mm)
Trục I
87362,3
42093,46
25
Trục II
183215,77 128348,29
45
Trục III
110526,33 391350,19
55
Cả 3 trục đều thỏa mãn điều kiện quá tải.
τ(N/)
13,47
7,04
11,76
(N/)
60,58
23,52
21,43
3. Tính mối ghép then (then bằng)
+ Chọn thép 45 và loại then bằng, tra bảng 7.20 và 7.21 có:
+ ứng suất dập cho phép (N/)
+ ứng suất cắt cho phép (N/)
+Công thức kiểm nghiệm sức bền dập của then:(trang 139 tl TK CTM Nguyễn Trọng HiệpNguyễn Văn Lẫm): =
+ Công thức điều kiện độ bền cắt của then:(trang 139 tl TK CTM Nguyễn Trọng Hiệp-Nguyễn
Văn Lẫm):
Trong đó: Mx: momen xoắn cần truyền,N.mm; d: đường kính trục, mm; l: chiều dài
then,mm; b: chiều rộng then,mm; t: chiều sau rãnh then,mm
+ kết quả tính tốn: lthen = (0.8÷0.9) lmayo
Tiết diện
12
lthen
31,5
lthen tiêu chuẩn
32
+ Kiểm nghiệm về độ về của then:
21
35,1
36
Tiết diện
h (m)
d (mm)
b (mm)
22
35,1
36
t (mm)
31
46,8
50
Mx(N.mm
)
12
36
10
8
4,5
42093,46
16,24
21
45
14
9
5
128348,3
31,69
22
45
14
9
5
128348,3
31,69
31
55
16
10
5
391350,19
56,92
+ Vì = 150(N/)và [τc] = 120(N/)nên then đảm bảo độ bền dập và độ bền cắt
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
7,3
11,32
1,32
17,79
Trang:23
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
PHẦN V: THIẾT KẾ GỐI ĐỠ TRỤC
Trục I
1. Chọn ổ lăn:
+ Đặc điểm làm việc của trục I :
Số vòng quay : n = 650 (vg/ph)
Thời gian làm việc: Lh= 25480 (h)
Đ/K ngõng trục: d = 25(mm)
Phản lực tổng trên 2 ổ: = 2264,87(N), = 1225,36(N); lực dọc trục: Fa=0
+Trên cơ sở đặc điểm làm việc của ổ lăn ta chọn sơ bộ loại ổ: ổ bi đỡ một dãy cỡ nặng kí hiệu
405 (theo GOST 8338-75) :
Đ/K vịng trong d = 25(mm); Đ/K vịng ngồi D =80(mm); Bề rộng ổ B = 21(mm)
Đ/K bi = 16,67(mm); Khả năng tải động C = 29,2(KN); Khả năng tải tĩnh Co = 20,8(KN)
2. Tính kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:
+ Tiến hành cho ổ 1 vì ổ này chịu tải lớn hơn: H/s vịng quay V = 1 (Vì vịng trong quay)
H/s tải hướng tâm X = 1 (Vì chỉ chịu lực hướng tâm)
+ Tính tải trọng động quy ước : ( cơng thức 11.3)
Bảng (11.3) hệ số ảnh hưởng đến đặc tính tải trọng kđ = 1,2 ( vì tải rung động nhẹ )
Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ kt = 1 ( vì nhiệt độ t <<̲ 100°C)
Vì Fa = 0 nên: Q = X.V. .kt.kđ = 2717,85 (N)
+ Tính khả năng tải động :
Tuổi thọ tính bằng triệu vịng
Vì ổ bi nên(m=3) nên
Kiểm tra điều kiện : < C (thỏa); d = d ngõng trục (thỏa)
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:24
PBL1: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
GVHD: TS. Vũ Thị Hạnh
3. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ:
Theo bảng 11.6 ta có Xo = 0,6; Yo=0,5
, nên Qt = =2264.87 (N)
Vậy Qt = 2.26487 (KN) < Co = 20.8 (KN) khả năng tải tĩnh của ổ được đảm bảo
Trục II
1. Chọn ổ lăn:
+ Đặc điểm làm việc của trục II :
Số vòng quay : n = 205 (vg/ph)
Thời gian làm việc: Lh= 25480 (h)
Đ/K ngõng trục: d = 30(mm)
Phản lực tổng trên 2 ổ: = 1794,05(N), = 2979,12(N); lực dọc trục: =0
+Trên cơ sở đặc điểm làm việc của ổ lăn ta chọn sơ bộ loại ổ: ổ bi đỡ một dãy cỡ nặng kí hiệu
406 (theo GOST 8338-75) :
Đ/K vịng trong d = 30(mm); Đ/K vịng ngồi D =90(mm); Bề rộng ổ B = 23(mm)
Đ/K bi = 19,05(mm); Khả năng tải động C = 37,2(KN); Khả năng tải tĩnh Co = 27,2(KN)
2. Tính kiểm nghiệm khả năng tải của ổ:
+ Tiến hành cho ổ 2 vì ổ này chịu tải lớn hơn: H/s vịng quay V = 1 (Vì vịng trong quay)
H/s tải hướng tâm X = 1 (Vì chỉ chịu lực hướng tâm)
+ Tính tải trọng động quy ước : ( công thức 11.3)
Bảng (11.3) hệ số ảnh hưởng đến đặc tính tải trọng kđ = 1,2 ( vì tải rung động nhẹ )
Hệ số kể đến ảnh hưởng của nhiệt độ kt = 1 ( vì nhiệt độ t <<̲ 100°C)
Vì Fa = 0 nên: Q = X.V. .kt.kđ = 3574,94 (N)
+ Tính khả năng tải động :
SVTH: Lê Quang Huy_Lớp:19C4CLC2
Trang:25
