Đồ án Chi Tiết Máy ĐHBKHN Thiết Kế Xích Tải

Bản hoàn chỉnh Đồ án chi tiết máy Đại Học Bách Khoa Hà Nội

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC

Công suất làm việc

1.2.Hiệu suất hệ dẫn động

 Hiệu suất bộ truyền xích:=0.92

 Hiệu suất bộ truyền bánh răng: =0.97

Số vòng quay trên trục công tắc

Chọn tỉ số truyền sơ bộ

 Tỉ số truyền của xích:

 Tỉ số truyền của bộ truyền bộ bánh răng trụ:

Tỉ số truyền sơ bộ:

Số vòng quay sơ bộ trên động cơ

Chọn độn cơ

Tra bẳng phụ lục trong tài liệu [1] Hệ thống dẫn động cơ khí, chọn động cơ thoả mãn yêu cầu:

(v/p) (kW) Thông số được chọn:

 Kí hiệu động cơ: 4A112MB6Y3

 Công suất động cơ: P=4(kW)

 Đường kính động cơ d2(mm)

2.Phân phối tỉ số truyền

Tỉ số truyền chung của hệ dẫn động:

3.Tính các thông số trên trục

Công suất

Công suất trên trục công tác:

Công suất trên trục 2( trục ra của hộp giảm tốc)

(kW) Công suất trên trục 1( trục vào của hộp giảm tốc)

(kW) Công suất trên động cơ:

Số vòng quay

Số vòng quay trên các trục được tính từ động cơ, theo số vòng quay từ động cơ đã chọn

Số vòng quay trên trục động cơ:(v/p)

Số vòng quay trên trục 1:

Số vòng quay trên trục 2:

Số vòng quay trên trục công tác:

Momen xoắn

Momen xoắn trên trục động cơ:

Momen xoắn trên trục công tác:

Bảng thông số

Tỉ số truyền/ Trục Động cơ Trục 1 Trục 2 Trục công tác ukn=1 ubr=4,88 ux=2,4

Phần 2: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH Điều kiện làm việc:

 Đặc tính làm việc: êm

Do điều kiện chịu va đập nhẹ và hiệu suất của bộ truyền xích yêu cầu cao nên chọn loại xích ống con lăn.

2.Chọn số răng đĩa xích

 Chọn nên ta chọn số răng

Tỉ số truyền thực tế:

Sai lệch tỷ số truyền:u = = 100

Bước xích p được tra theo bảng 5.5[1] trang 81 với điều kiện

 : công suất bộ truyền =3,64(kW)

 Chọn bộ truền xích có tiêu chuẩn số răng 25, vận tốc đĩa xích nhỏ

(v/p) gần nhất với 194,64(v/p) Từ đó tính được hệ số răng :

- :hệ số ảnh hưởng của vị trí bộ truyền Tra bảng 5.6[1] (trang 82) với = được

- : hệ số ảnh hưởng của khoảng cách trục và chiều dài xích Chọn tra bảng 5.6[1] (trang 82), được

- : hệ số ảnh hưởng của của việc điều chỉnh lực căng xích.

-: hệ số ảnh hưởng của bôi trơn.

Tra bảng 5.6[1] (trang 82) do làm việc ngoài môi trường có bụi nên được =1,3

- : hệ số tải trọng động.

Tra bảng 5.6[1] (trang 82) đặc tính làm việc êm nên được =1

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN XÍCH

Kiểm nghiệm xích về độ bền

 : tải trọng phá hỏng Tra bảng 5.2(trang 78) với được:

 : hệ số tải trọng động

Chế độ làm việc trung bình

 : Lực căng do lực li tâm gây ra

 lực căng do trọng lương nhánh xích bị động gây ra:

: hệ số phụ thuộc độ võng xích

 [s] hệ số an toàn cho phép

Tra bảng 5.10[1] (trang 86) với (mm) và (v/p), nên được Kiểm nghiệm:

Xác định thông số của đĩa xích

Tra bảng 5.2[1] (trang 78) được Bán kính đáy

Kiểm nghiệm răng đĩa xích về độ bền tiếp xúc

: hệ số trọng tải động

A: diện tích chiếu của bản lề

Tra bảng 5.12[1] (trang 87) với được A0

: ảnh hưởng của số răng đĩa xích

Tra bảng (trang 87) có được

: hệ số phân bố tải trọng không đếu giũa các xích

: khả năng va đập trên m dãy xích

E- Môđun đàn hồi do cả hai đĩa xích đều làm bàng thép.

Tra bảng 5.11[1] (trang 86) chọn vật liệu làm đĩa xích là Thép C45, với các đăc tính tôi cải thiện có

Xác định lực tác dụng lên trục

8 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xích

Số răng đĩa xích nhỏ

Số răng của đĩa xích lớn và nhỏ, cùng với đường kính vòng chia của cả hai loại đĩa xích, đều đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất hoạt động Đường kính vòng đỉnh của đĩa xích nhỏ và lớn cũng ảnh hưởng đến khả năng truyền lực và độ bền của hệ thống Việc hiểu rõ các thông số này giúp tối ưu hóa thiết kế và lựa chọn đĩa xích phù hợp cho nhu cầu sử dụng.

Bán kính đáy Đường kính chân răng đĩa xích nhỏ Đường kính chân răng đĩa xích lớn

Lực tác dụng lên trục

Xích ống con lăn 25,4 mm

61 202,66 mm 493,41 mm 213,76 mm 505,45 mm 8,03 mm 186,60 mm 477,35 mm 1855,34 N

Phần 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG

1.Chọn vật liệu bánh răng

 Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện

 Độ rắn HB= Chọn HB2#0

 Chế độ nhiệt luyện: Tôi cải thiện

 Độ rắn HB= Chọn HB1$0(Mpa)

2 Xác định ứng suất cho phép

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

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

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

- : số chu kì thay đổi ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn

- : số chu kì thay đổi ứng suất. c.n.t∑

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

* n: vận tốc của bành răng

*t ∑ : tổng số giờ làm việc của răng,

Ta có: lấy do đó

Ta có: lấy do đó lấy do đó

Thay số vào công thức được:

Với bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG 1.Chọn vật liệu bánh răng

Môdun

Tra bảng 6.8[1](trang 99), chọn theo tiêu chuẩn

Xác định số răng

Tỉ số truyền thực tế

Sai lệch tỉ số truyền thỏa mãn

Xác định góc ăn khớp

Góc nghiêng của răng trên hình trục cơ sở

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

Tỉ số truyền thực tế Đường kính vòng lăn

Vận tốc vòng của bánh răng

Ứng suất cho phép được tính ở mục 2 chỉ là giá trị sơ bộ Sau khi xác định vật liệu, kích thước và thông số động học của bánh răng, cần tiến hành xác định chính xác ứng suất cho phép để đảm bảo hiệu suất và độ bền của sản phẩm.

Trong đó: là ứng suất cho phép sơ bộ đã tính ở mục 2.

: hệ số ảnh xét đến độ nhám của mặt răng làm việc Từ dữ liệu trang 91 và 92 chọn:

: hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc vòng.

: hệ số ảnh hưởng của kích thước bánh răng =1

: hệ số ảnh hường của độ nhám mặt lượn chân răng Chọn

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

: hệ số xét đến ảnh hưởng của kích thước bánh răng đến độ bền uốn =1

6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng

Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc

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

: hệ số kể đến hình dạng của bề mặt tiếp xúc

: hệ số trùn khớp Phụ thuộc hệ số trùn khớp ngang và hệ số trùng khớp dọc

-: hệ số trùng khớp ngang

-: hệ số trùng khớp dọc

: hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên chiều rộng vành răng.

: Hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên các cặp răng đồng thời ăn khớp. Theo bảng 6.14 (trang107) 1,13

Hệ số kể đến tải trọng động trong vùng ăn khớp của bánh răng trụ nghiêng là một yếu tố quan trọng Theo bảng 6.13, hệ số này được xác định là CCX=9, với tốc độ (m/s) được cấp chính xác cho bộ truyền.

Tra phụ lục 2.3[1](trang250) với

: chiều rộng vành răng đã tính ở trên

Làm tròn số nguyên và chọn

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

Kiểm tra 100 =>Tăng chiều rộng vành bánh răng b w H (mm)

Kiểm nghiệm về độ bền uốn

là ứng suất uốn cho phép đã tính ở mụ 5.

: hệ số tải trọng khi tính về uốn

Hệ số này phản ánh sự phân bố không đồng đều của tải trọng trên chiều rộng vành răng Để hiểu rõ hơn, hãy tham khảo bảng 6.7 và sơ đồ bố trí trong sơ đồ 6.

- : hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng trên các cặp răng động thời ăn khớp với răng nghiêng, tra bảng 6.14 trang107

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

Tra phụ lục 2.3[1](trang 250) với

Nội suy tuyến tính được

: hệ số kể đến sự trùng khớp của bánh răng

: hệ số kể đến độ nghiêng của răng

: hệ số đạng răng Phụ thuộc số răng tương đương và

7 Một số thông số khác của cặp bánh răng Đường kính đỉnh răng

+ 2m = +2.2 5(mm) Đường kính đáy răng

8 Thông số của bộ truyền bánh răng

Chiều rộng vành răng 48mm

48mm Đường kính vòng lăn 39,05mm

190,95mm Đường kính đỉnh răng 43,02 mm

195,0 mm Đường kính đáy răng 34,02mm

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC

Kiểm nghiệm khớp nối

Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện: a) Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi:

-Ứng suất dập cho phép của vòng cao su

Do vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi:

Thỏa mãn. b) Điều kiện bền của chốt:

[]- Ứng suất uốn cho phép của chốt Ta lấy []=(60) MPa:

Do vậy, ứng suất sinh ra trên chốt:

Lực tác dụng lên trục

Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Bảng 3.1: Thông số của khớp nối

Thông số Kí hiệu Giá trị

Mômen xoắn lớn nhất có thể truyền được 125 (N.m) Đường kính lớn nhất có thể của nối trục 32 (mm)

Số chốt Z 4 Đường kính vòng tâm chốt 90 (mm)

Chiều dài phần tử đàn hồi 34(mm)

Chiều dài đoạn công xôn của chốt 28 (mm) Đường kính của chôt đàn hồi 14 (mm)

Lực tác dụng lên trục Fkn 219,58 (N)

Tính trục

2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục.

Vật liệu làm trục chọn là thép 45 tôi cải thiện.

2.2Tính sơ bộ đường kính trục theo momen xoắn.

Theo công thức 10.9Tr188 [1], ta có:

Chiều rộng ổ lăn trên trục: Tra bảng 10.2Tr189[1]: với

2.3Sơ đồ phân phối lực chung.

Hình 1: Sơ đồ phân phối lực

2.4Xác định các lực tác dụng lên trục.

 Lực tác dụng lên trục I:

 Lực từ đĩa xích tác dụng lên trục: = 1855,34 (N)

 Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng:

 Lực tác dụng lên trục:

 Lực tác dụng từ bộ truyền bánh răng thẳng răng nghiêng: o Lực vòng: = (N) o Lực hướng tâm: = = 729,26 (N) o Lực dọc trục: = = 454,80 (N)

 Lực tác dụng lên trục II từ bộ truyền xích 1 phía Fxích=Fr 55,34 (N)

 Lực từ khớp nối tác dụng lên trục: có

2.5Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực.

 Sơ đồ khoảng cách giữa các điểm đặt lực như hình vẽ phác họa kết cấu HGT sau:

Hình 2: Sơ đồ khoảng cách lực.

Chọn chiều dài may-ơ và các khoảng cách k1, k2, k3, hn

 Chiều dài may-ơ bánh răng trụ:

 Theo công thức: 10.12Tr189[1] ta có:

 Chiều dài may-ơ nửa khớp nối:

 Theo công thức: 10.12Tr189[1] ta có:

 Chiều dài may-ơ đĩa xích:

 Theo công thức: 10.10Tr189[1] ta có:

 Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp: k1 = 8, ta chọn k1 = 10

 Khoảng cách từ mặt mút của ổ đến thành trong của hộp: k2 = 5, ta chọn k2 = 10

 Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ k3 = 10, ta chọn k3 = 15

 Chiều cao nắp ổ và đầu bu-lông: hn = 15 ta chọn hn = 15

(các giá trị k1, k2, k3, hn chọn theo bảng B10.3Tr189[1])

 Khoảng cách các điểm đặt lực trên các trục o Khoảng công-xôn (khoảng chìa): theo công thức 10.14Tr190[1] o Chiều rộng vành răng thứ i trên trục k:

- Khoảng cách đặt lực trên trục I:

Tính, chọn đường kính các đoạn trục

3.1.1 Tính phản lực tại các gối tựa và biểu đồ momen cho trục 1 a) Tính toán phản lực liên kết

Lực tác dụng lên trục từ khớp nối:

Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng:

 Trường hợp 1: Fkn ngược chiều Ft Phương trình cân bằng:

Thay số và giải hệ phương trình ta được:

 Trường hợp 2: Fkn cùng chiều Ft

Thay số và giải hệ phương trình ta được:

Hình 3: Sơ đồ lực, biểu đồ momen, kết cấu trục 1 b Tính momen tương đương

 Chọn vật liệu làm trục: thép C45 ta có 67 Mpa (Tra bảng 10.5Tr195[TTTK T1])

 Tính chính xác đường kính trục:

Theo công thức 10.15Tr194[TTTK T1] và 10.16tr194[TTTK T1] ta có: o Tại tiết diện C: o Tại tiết diện B: o Tại tiết diện A: o Tại tiết diện D vị trí lắp ổ lăn:

 Chọn lại đường kính các đoạn trục:

Dựa trên kết quả tính toán chính xác, đường kính trục được xác định như sau: Đường kính tại điểm lắp bánh răng C là dC = d13 = 24 mm; đường kính tại điểm lắp ổ lăn B và D là dB = d10 = d11 mm; và đường kính tại điểm lắp khớp nối A là dA = d12 mm.

3.1.2 Chọn then cho trục I a.Chọn then:

Trên trục I then được lắp tại bánh răng (vị trí C)

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng trụ:

 Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[T1] ta được:

 Chiều dài then: l=(0,8÷0,9).lm13= 28÷31,5 (mm)

Trên trục I then được lắp tại khớp nối (vị trí A)

 Then lắp trên trục vị trí lắp khớp nối :

 Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[T1] ta được:

 Chiều dài then: l=(0,8÷0,9).lm12= 44÷49,5 (mm)

Chọn l = 45 (mm) b.Kiểm tra then theo độ bền dập và độ bền cắt

Theo công thức 9.1 và 9.2Tr173[1] ta có:

Với bảng B9.5Tr178[1] ta có: dạng lắp cố định, vật liệu may-ơ bằng thép và chế độ tải trọng êm

 Kiểm tra độ bền then tại vị trí lắp với bánh răng thẳng (vị trí B)

Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

 Kiểm nghiệm độ bền then tại vị trí lắp khớp nối:

3.1.3 Kiểm tra độ bề trục I theo hệ số an toàn S a.Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi: Độ bền của trục được đảm bảo nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện:

Hệ số an toàn cho phép thường nằm trong khoảng từ 1,5 đến 2,5 Khi cần tăng độ cứng, hệ số an toàn có thể đạt từ 2,5 đến 3, cho phép không cần kiểm nghiệm độ cứng của trục Hệ số an toàn được xem xét riêng cho ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j.

Trong đó: và - giới hạn mỏi uốn và xoắn với chu kỳ đối xứng Có thể lấy gần đúng

,mj là biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp tại tiết diện j,do quay trục một chiều: aj W aj 2.W0

  vớiW , W0j j là momen cản uốn và momen cản xoắn tại tiết diện j của trục.

   , là hệ số kể đến ảnh hưởng của các trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi ,tra bảng B

850 MPa,ta có: và - hệ số xác định theo công thức sau :

Hệ số tập trung ứng suất Kx, phụ thuộc vào trạng thái bề mặt, phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt, được trình bày trong bảng 10.8 trang 197 của tài liệu “TTTK T1”.

 Ky - hệ số tăng bề mặt trục, cho trong bảng 10.9 phụ thuộc vào phương pháp tăng bền bề mặt, cơ tính vật liệu Ky = 1,5.

 và - hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi

 và - hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, trị số của chúng phụ thuộc vào các loại yếu tố gây tập trung ứng suất

 Kiểm nghiệm tại tiết diện ổ lăn:

Ta thấy sự tập trung ứng suất là do rãnh then và do lắp ghép có độ dôi

198 và nôi suy ta có Ảnh hưởng của độ dôi: chọn kiểu lắp k6 Ảnh hưởng của rãnh then: Tra bảng 10.12Tr[199] và nội suy ta có:

Trị số kích thước và với dj = 20mm Tra bảng 10.10Tr[198] và nội suy ta có:

Do trục lắp bánh răng và khớp nối có tiết diện lớn, có nhiều nguyên nhân gây tập trung ứng suất Vì vậy, chúng ta cần chọn tỉ số lớn để tính toán chính xác.

Thay số vào công thức:

Vây thay vào công thức ta có

 Kiểm nghiệm tại tiết diện khớp nối:

Do M12=0 nên ta chỉ kiểm tra hệ số an toàn khi chỉ tính tính tiêng ứng suất tiếp

Do tiết diện này nằm ở khớp nối nên tiết diện bề mặt trục lắp có độ dôi ra Chọn kiểu lỗ Tra bẳng B10.11[1]

198 ta có ảnh hưởng của độ dôi: Ảnh hưởng của rãnh then: Tra bảng 10.12Tr[199] và nội suy ta có:

Trị số kích thước và với dj = 18mm Tra bảng 10.10Tr[198] và nội suy ta có:

 Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp bánh răng:

196 với d= 24mm Ảnh hưởng đối với bề mặt trục lắp có độ dôi:

Tra bảng 10.11Tr[198] và nội suy ta có:

Tra bảng bảng 10.12Tr[199] và nội suy Ảnh hưởng của rãnh then:

Tra bảng 10.10Tr[198] và nội suy ta được

Hệ số kích thước với dj= 24mm

Vậy trục đảm bảo an toàn về độ bền mỏi b.Kiểm nghiệm độ bền tĩnh.

Để ngăn ngừa biến dạng dẻo quá mức hoặc hư hỏng do quá tải đột ngột khi khởi động máy, việc kiểm nghiệm độ bền tĩnh của trục là rất cần thiết.

 Theo công thức 10.27Tr200[TTTK T1] ta có:

Trục thỏa mãn độ bền tĩnh.

3.1.4.Tính chọn ổ lăn trục I a)Chọn loại ổ lăn Đường kính đoạn trục lắp ổ

Ta có tải trọng hướng tâm tác dụng lên 2 ổ:

 Ta có lực dọc trục ngoài (lực dọc tác dụng lên bánh trụ):

Vì = nên ta chọn sơ bộ ổ đũa côn

P ta chọn ổ đũa côn cỡ nhẹ

Tra bảng P2.12Tr263[1] với ta được:

Kí hiệu: 7204 Đường kính trong:d= 20 mm Đường kính ngoài:D= 47 mm

Khả năng tải động:C= 19,1kN

Khả năng tải tĩnh:C0= 13,30kN

Góc tiếp xúc α = 13,50 0 b) Kiểm nghiệm khả năng tai động của ổ lăn

 Khả năng tải động được tính theo công thức: 11.1Tr213[1]

 m – bậc của đường cong mỏi: (do là ổ đũa côn)

 Q – tải trọng động quy ước (KN) được xác định theo công thức 11.3Tr24[TTTK T1]

V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1

Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ – Hệ số kể đến đặc tính tải trọng, tải trọng tĩnh, hộp giảm tốc công suất nhỏ:

 Lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên ổ lăn (hình vẽ) là:

Hình 4.5 Sơ đồ lực tác dụng lên ổ lăn e= 1,5.tanα=0,36

 Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 0 là:

 Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 1 là:

 Lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 0 là:

 Lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 1 là:

 X – hệ số tải trọng hướng tâm

 Y – hệ số tải trọng dọc trục

Theo bảng B11.4Tr216[TTTK T1] và nội suy ta có:

 Tải trọng quy ước tác dụng vào ổ:

 Ta thấy nên ta chỉ cần kiểm nghiệm cho ổ lăn 1

 Khả năng tải động của ổ lăn

2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động

3.1.5 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

 Tra bảng B11.6Tr221[TTTK T1] cho ổ đũa côn ta được:

 Tải trọng tĩnh tương đương tác dụng vào từng ổ:

 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ:

2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải tĩnh

3.2.1 Tính phản lực tại các gối tựa và biểu đồ momen cho trục 2 a) Phản lực liên kết

Lực tác dụng lên trục từ bộ truyền xích:

Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng:

Hình 4: Sơ đồ lưc, biểu đồ momen, kết cấu trục 2

Suy ra: b.Tính mô men tương đương

Momen tổng,momen uốn tương đương: c.Tính đường kính các đoạn trục

Tính đường kính trục tại các tiết diện j theo công thức :

Trong đó : = 63 MPa - ứng suất cho phép của thép 45 chế tạo trục, cho trong bảng 10.5 trang 195 d.Chọn đường kính các đoạn trục

Dựa trên các yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ, chúng tôi đã lựa chọn đường kính cho các đoạn trục như sau: dB = 40 mm, dC = 35 mm, dA = 35 mm, và dD = 30 mm, với điều kiện dD < dA = dC < dB.

3.2.2.Chọn và kiểm nghiệm then a Chọn then

 Trên trục 2 then được lắp tại bánh răng và đĩa xích

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng:

Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được:

 Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng

 Then lắp trên trục vị trí đĩa xích: d= 30 mm

Chọn then bằng, tra bảng B9.1aTr173[1] ta được:

 Chiều dài then trên đoạn trục lắp đĩa xích: b Kiểm nghiệm then theo độ bền dập và độ bền cắt:

Theo công thức 9.1 và 9.2Tr173[1] ta có:

Với bảng B9.5Tr178[1] ta có: dạng lắp cố định, vật liệu may-ơ bằng thép và chế độ tải trọng: Êm

Kiểm tra độ bền then tại vị trí lắp bánh răng

Kiểm nghiệm độ bền then tại vị trí lắp đĩa xích

Then tại vị trí này thỏa mãn điều kiện bền dập và cắt

3.2.3 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi Độ bền của trục được đảm bảo nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện: trong đó : - hệ số an toàn cho phép, thông thường = 1,5… 2,5 (khi cần tăng độ cứng 2,5… 3, như vậy có thể không cần kiểm nghiệm về độ cứng của trục) s  j và s  j - hệ số an toàn chỉ xét đến riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét đến ứng suất tiếp tại tiết diện j : trong đó : và - giới hạn mỏi uốn và xoắn với chu kỳ đối xứng Có thể lấy gần đúng

Trong phân tích ứng suất tại tiết diện j của trục quay một chiều, các giá trị trung bình của ứng suất pháp và ứng suất tiếp được xác định là 261,6 MPa và 151,73 MPa tương ứng Biên độ ứng suất được tính toán là 0,436 và 0,58 Momen cản uốn và momen cản xoắn tại tiết diện j, ký hiệu là Wj và W0j, đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá độ bền mỏi của vật liệu Hệ số ảnh hưởng đến độ bền mỏi được tham khảo từ bảng B10.7.

Hệ số xác định được tính theo công thức, trong đó Kx là hệ số tập trung ứng suất phụ thuộc vào trạng thái bề mặt, phương pháp gia công và độ nhẵn bề mặt Theo bảng 10.8 trang 197 trong tài liệu “Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí tập 1”, giá trị Kx được lấy là 1,06.

Hệ số tăng bề mặt trục Ky, được nêu trong bảng 10.9, phụ thuộc vào phương pháp tăng cường độ bền bề mặt và cơ tính của vật liệu Trong trường hợp này, vì không áp dụng các phương pháp tăng bền bề mặt, giá trị của Ky được xác định là 1.

- hệ số kích thước kể đến ảnh hưởng của kích thước tiết diện trục đến giới hạn mỏi

- hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và xoắn, trị số của chúng phụ thuộc vào các loại yếu tố gây tập trung ứng suất

- Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp ổ lăn:

Do vị trí này lắp ổ lăn nên bề mặt trục lắp có độ dôi ra.Chọn kiểu lắp k6.

- Kiểm nghiệm tại vị trí lắp đĩa xích:

Do MD=0 nên ta chỉ kiểm tra hệ số an toàn khi chỉ tính tính tiêng ứng suất tiếp,tra bảng B 10.6[1]

196 với dD= 25 mm ta có:

Ta thấy sự tập trung ứng suất tại trục lắp đĩa xích là do rãnh then và do lắp ghép có độ dôi

198 với kiểu lắp k6 ảnh hưởng của độ dôi: ảnh hưởng của rãnh then :

-Kiểm nghiệm tại vị trí lắp bánh răng:

Do vị trí này lắp bánh răng nên bề mặt trục lắp có độ dôi ra.Chọn kiểu lắp k6 Tra bẳng B 10.11[1]

198 ta có: Ảnh hưởng của rãnh then :

Vậy trục đảm bảo an toàn về độ bền mỏi

 Ta có tải trọng hướng tâm tác dụng lên 2 ổ:

 Ta có lực dọc trục ngoài (lực dọc tác dụng lên bánh trụ):

Vì = nên ta chọn sơ bộ ổ bi đõ chặn

 Chọn loại ổ lăn sơ bộ là bi chặn đỡ tra bảng P2.12Tr263[1] ta có: o Với o Tra bảng 11.4 tr216 ta được e = 0,32

3.2.5 Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

 Khả năng tải động được tính theo công thức: 11.1Tr213[1] o

 m – bậc của đường cong mỏi:

 Q – tải trọng động quy ước (KN) được xác định theo công thức 11.3Tr114[1]

 V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1

 Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ

 – Hệ số kể đến đặc tính tải trọng Theo bảng B

215 ,ta chọn o X hệ số tải trọng hướng tâm o Y hệ số tải trọng dọc trục

 Lực dọc trục do lực hướng tâm sinh ra trên ổ lăn là: o o

 Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 0 là: o

 Tổng lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 1 là: o

 Lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 0 là: o

 Lực dọc trục tác dụng lên ổ lăn 1 là: o

 X – hệ số tải trọng hướng tâm

 Y – hệ số tải trọng dọc trục

 Theo bảng B11.4Tr216[1] ta có:

 Tải trọng quy ước tác dụng vào ổ: o

 Tiến hành kiểm nghiệm với giá trị Q lớn hơn o

 Khả năng tải động của ổ lăn o o 2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải động

3.2.6 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

 Tra bảng B11.6Tr221[1] cho ổ 1 dãy ta được: o

 Tải trọng tĩnh tương đương tác dụng vào từng ổ: o o

 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ: o o 2 ổ lăn thỏa mãn khả năng tải tĩnh

THIẾT KẾ KẾT CẤU

Thiết kế vỏ hộp giảm tốc và 1 số chi tiết

Bạc đạn có vai trò quan trọng trong việc giữ cho các chi tiết và bộ phận máy ở vị trí tương đối chính xác, đồng thời tiếp nhận tải trọng từ các chi tiết lắp trên vỏ máy Ngoài ra, bạc đạn còn chứa dầu bôi trơn, giúp bảo vệ các chi tiết máy khỏi bụi bẩn và giảm ma sát.

 Thành phần bao gồm: thành hộp, gân, mặt bích, gối đỡ…

 Chi tiết cơ bản: độ cứng cao, khối lượng nhỏ.

 Vật liệu làm vỏ: gang xám GX15-32

 Phương pháp gia công: đúc a.Chọn bề mặt lắp ghép và thân

- Bề mặt lắp ghép của vỏ hộp (phần trên của vỏ là nắp, phần dưới là thân) thường đi qua đường tâm các trục

- Bề mặt lắp ghép song song với trục đế b.Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp

Dựa vào bảng 18.1Tr85[2] ta có bảng các kích thước cơ bản của vỏ hộp

Tên gọi Biểu thức tính toán Giá trị

Chiều cao gân: h Độ dốc Khoảng Đường kính Bu lông nền:

Bu lông ghép mặt bích thân và nắp:

Vít ghép nắp của thăm

Mặt bích ghép nắp và thân

Chiều dày mặt bích thân:

Chiều dày mặt bích nắp:

Kích Đường kình ngoài và tâm lỗ vít

Bề rộng mặt ghép bu lông cạnh ổ:

= 3739 mm Tâm bu lông cạnh ổ: =1,6.12,2

Trục I Trục II Khoảng cách từ tâm bulông đến mép lỗ k ≥ 1,2d2 = 1,2.12= 14,4 kmm

Mặt đế hộp Chiều dày không có phần lồi: ,824

Chiều dày khi có phần lồi:

Bề rộng mặt đế hộp: =3.16H

P+2.8f Khe hở giữa các chi tiết

Giữa bánh răng và thành hộp Giữa bánh răng và đáy hộp =(3).8$40

Giữa mặt bên các bánh răng với nhau

Số lượng bu lông nền Z

L, B – Chiều dài và chiều rộng của hộp

1.2 Kết cấu các chi tiết: a)Nắp ổ Đường kính nắp ổ được xác định theo công thức:

Kết hợp bảng 18.2[2]-88 và công thức theo d4 và D của ổ lăn, ta chọn:

Vị trí D mm   D mm 2   D mm 3   D 4 (mm) d mm 4   Z h

Chiều dày vòng móc: S = (2 ÷ 3) δ = (16 ÷ 24), chọn S 18 (mm). Đường kích: d = (3 ÷ 4) δ = (24 ÷ 32), chọn d = 25

Chốt định vị giúp ngăn ngừa biến dạng vòng ngoài của ổ khi xiết bu lông, do đó loại bỏ các nguyên nhân gây hỏng hóc cho ổ.

Chọn loại chốt định vị là chốt côn:

Cửa thăm được thiết kế trên đỉnh hộp để kiểm tra và quan sát các chi tiết máy trong quá trình lắp ghép, đồng thời cũng thuận tiện cho việc đổ dầu vào hộp Cửa thăm này được đậy bằng nắp, và có thể lắp thêm nút thông hơi trên nắp để tăng cường hiệu quả sử dụng.

Khi nhiệt độ trong hộp tăng lên, áp suất cũng sẽ giảm Để điều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp, chúng ta sử dụng nút thông hơi trên nắp cửa thăm.

Sau một thời gian sử dụng, dầu bôi trơn trong hộp biến chất sẽ bị bẩn và cần phải được thay mới Để thực hiện việc thay dầu cũ, bạn cần tháo nút bịt lỗ thoát dầu ở đáy hộp.

Chọn nút tháo dầu tra bảng B 18 7 93    2 d b m f L c q D S

Que thăm dầu là thiết bị quan trọng dùng để kiểm tra mức và chất lượng dầu bôi trơn trong hộp giảm tốc Để đảm bảo việc kiểm tra diễn ra dễ dàng, đặc biệt trong trường hợp máy hoạt động liên tục, que thăm dầu thường được trang bị vỏ bọc bên ngoài nhằm giảm thiểu hiện tượng sóng dầu.

X ét khoảng cách từ chân răng đến rãnh then:

Suy ra vị trí này ta làm bánh răng không liền trục Ta có bảng

Tên kích thước Công thức Kích thước (mm) Đường kính trong moay ơ d= 22 22 Đường kính ngoài moay ơ D= (1,5÷ 1,8)d= 33 ÷ 39,6 34

Chiều rộng vành răng b = 48 48 Đường kính đỉnh răng da1 = 43,02 43,02

Tên kích thước Công thức Kích thước (mm) Đường kính trong moay ơ d= 32 32 Đường kính ngoài moay ơ D= (1,5÷ 1,8)d= 48 ÷ 57,6 52

Chiều dày vành răng δ= (2,5÷4)m=(5÷8) 8 Đường kính trong vành răng Dv = df2 – 2δ0 – 2.8 174 Đường kính tâm lỗ D0 = 0,5(D + Dv)

Chiều dày của đĩa c = (0,2 ÷ 0,3)b=9,6÷14,4 12 Đường kính đỉnh răng da2 = 195 195 i)Các chi tiết liên quan khác

Lót kín bộ phận ổ nhằm bảo vệ ổ khỏi bụi bẩn, hạt cứng và các tạp chất khác, đồng thời ngăn ngừa mỡ chảy ra ngoài.

Vòng phớt là chi tiết quan trọng được sử dụng để lót kín, nhờ vào cấu trúc đơn giản và khả năng thay thế dễ dàng Tuy nhiên, nó có thể nhanh chóng bị mòn và chịu ma sát lớn khi bề mặt có độ nhám cao Để chọn vòng phớt phù hợp cho trục vào và ra, bạn chỉ cần tham khảo bảng 15-17 trên trang 50, dựa vào đường kính bạc.

Để ngăn cách mỡ trong bộ phận ổ với dầu trong hộp, thường sử dụng các vòng chắn mỡ (dầu) Kích thước của vòng chắn mỡ (dầu) được thiết kế như hình vẽ, với chiều dày t = 2mm và chiều rộng a = 6mm.

LẮP GHÉP, BÔI TRƠN VÀ DUNG SAI

1.Dung sai lắp ghép và lắp ghép ổ lăn

Lắp vòng trong của ổ lên trục theo hệ thống lỗ cơ bản, đồng thời lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thống trục cơ bản Để đảm bảo các vòng không trượt trên bề mặt trục hoặc lỗ trong quá trình hoạt động, cần chọn kiểu lắp trung gian với các vòng không quay và lắp có độ dôi cho các vòng quay.

Chọn miền dung sai khi lắp các vòng ổ:

Để truyền momen xoắn giữa trục và bánh răng, việc sử dụng then bằng là cần thiết Tuy nhiên, mối ghép then thường không hoàn toàn chính xác do rãnh then trên trục có thể bị phay thiếu chính xác Để khắc phục vấn đề này, cần tiến hành cạo then theo đúng rãnh then để đảm bảo lắp ráp chính xác.

Lắp bánh răng lên trục theo kiểu lắp trung gian:

3.Bôi trơn hộp giảm tốc a) Bôi trơn trong hộp giảm tốc

Bộ truyền bánh răng có vận tốc vòng v = 1,94(m/s) < 12(m/s) nên ta chọn bôi trơn bằng cách ngâm trong dầu

Dầu bôi trơn trong hộp giảm tốc:vận tốc vòng của bánh răng v = 1,94 và

 � � thép C45 Độ nhớt của dầu là 50 o c là 186(11) 16 2   tra bảng

B 101 chọn được loại dầu ô tô máy kéo AK-20

Do v = 1,94 m/s < 3 m/s nên ổ lăn được bôi trơn bằng mỡ b) Bôi trơn ngoài hộp giảm tốc (bôi trơn cho ổ lăn)

Bôi trơn ổ lăn đúng kỹ thuật giúp giảm mài mòn và ma sát trong hộp, ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp giữa các chi tiết kim loại Điều này không chỉ bảo vệ bề mặt mà còn giảm thiểu tiếng ồn hiệu quả.

Các ổ lăn thường được bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ, nhưng mỡ thường được ưa chuộng hơn vì dễ giữ lại trong ổ và có khả năng bảo vệ khỏi tạp chất và độ ẩm Hơn nữa, mỡ cũng có tuổi thọ lâu dài và ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.

Theo bảng 15.15a tr45[2] ta dung loại mỡ M và chiếm 1/2 khoảng trống trong ổ.

4 Bảng thống kê các kiểu lắp ghép và dung sai

Trục Vị trí lắp Kiểu lắp ghép

2 Ổ lăn – trục Ổ lăn – vỏ hộp

1 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 1 – Nhà xuất bản giáo dục; PGS.TS – Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển

2 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 2 – Nhà xuất bản giáo dục; PGS.TS – Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển

3 Dung sai lắp ghép - Nhà xuất bản giáo dục;

PGS.TS Ninh Đức Tốn