Đồ án môn Chi tiết máy - Đề tài: Thiết kế hệ dẫn động xích tải

.1,05.1,05 1,268H H H HvK         bw – chiều rộng vành răng:      w w. 0,4.130 52( )bab a mm   lấy bw = 56(mm).    Thay vào ta được:     1 2 2 w w1 2 1 2.81109.1, 268 4 1 Z Z 274.1,708.0,778 468, 44( ) . . 56.4.52 H t H M H t T K u Z MPa b u d            Ta có  468,44 [ ] 470,69( )H H MPa       => Thoả mãn     b. Kiểm nghiệm độ bền uốn  1 1 1 1 w w1 1 2 2 2 1 2. . . [ ] . . . [ ] F F F F F F F F F T K Y Y Y b d m Y Y                  1 2[ ],[ ]F F    - Ứng suất uốn cho phép của bánh chủ động và bị động:      1 1 2 1 [ ] [ ]. 252.095.1 239,4( ) [ ] [ ]. 236,57.0,95.1 224,74( ) F F R S xF F F R S xF Y Y K MPa Y Y K MPa            Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 22   KF – Hệ số tải trọng khi tính về uốn      . . 1,39.1,1.1,14 1,743F F F FvK K K K        Yε – Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng:  1 1 0,605 1,654 Y         Yβ – Hệ số kể đến độ nghiêng của răng:  0 0 0 0 15,94 1 1 0,886 140 140 Y           YF1, YF2 – Hệ số dạng răng: Phụ thuộc vào số răng tương đương ZV1 và ZV2:  1 1 3 3 0 2 2 3 3 0 25 28,12 cos cos 15,94 100 112,48 cos cos 15,94 v v Z Z Z Z                Tra bảng    6.18 1 109 B với:   Zv1 =28,12    Zv2 = 112,48   x1 = 0   x2 =0  Ta được:    1 2 3,80 3,60 F F Y Y      Thay vào ta có:  1 1 1 1 w w1 1 2 2 2 1 2. . . 2.81109.1,743.0,605.0,886.3,8 106,5( ) [ ] 252( ) . . 56.52.2 . 106,5.3,60 100,89( ) [ ] 236,75( ) 3,8 F F F F F F F F F T K Y Y Y MPa MPa b d m Y MPa MPa Y                      Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 23    c. Kiểm nghiệm về quá tải:        ax ax ax1 1 1 ax ax2 2 2 ax . . Hm H qt H m Fm qt F F m Fm qt F F m K K K                     Kqt – Hệ số quá tải:      ax ax 2, 2m mqt dn T T K T T        Do vậy:        ax ax ax1 1 1 ax ax2 2 2 ax 492,35 2, 2 730,27( ) 1624( ) . 2, 2.106,5 234,3( ) 464( ) . 2,2.100,89 221,96( ) 360( ) Hm H qt H m Fm qt F F m Fm qt F F m K MPa MPa K MPa MPa K MPa MPa                            3.7 Một vài thông số hình học của cặp bánh răng   Đường kính vòng chia:  1 1 0 2 2 0 .Z 2.25 52( ) os os15,94 .Z 2.100 208( ) os os15,94 m d mm c c m d mm c c                Khoảng cách trục chia:       1 20,5( ) 0,5(52 208) 130( )a d d mm         Đường kính đỉnh răng:      1 1 2 2 2 52 2.2 56( ) 2 208 2.2 212( ) a a d d m mm d d m mm              Đường kính đáy răng:  1 1 2 2 2,5. 52 2,5.2 47( ) 2,5. 208 2,5.2 203( ) f f d d m mm d d m mm            Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 24   Đường kính vòng cơ sở:  0 1 1 0 2 2 os 52 os20 46,86( ) os 208 os20 195, 46( ) b b d d c c mm d d c c mm             Góc prôfin gốc: α = 200.  3.8 Bảng tổng kết các thông số của bộ truyền bánh răng         1 1 t h P 12,4 KW T 81109 N.mm n 1460  v / ph u u 4 L 18500  h           Thông số  Ký hiệu  Giá trị  Khoảng cách trục chia  a  130(mm)  Khoảng cách trục  aw  130(mm)  Số răng  Z1  25  Z2  100  Đường kính vòng chia  d1  52(mm)  d2  208(mm)  Đường kính vòng lăn  dw1  52(mm)  dw2  208(mm)  Đường kính đỉnh răng  da1  56(mm)  da2  212(mm)  Đường kính cơ sở  db1  46,86(mm)  Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 25 db2  195,46(mm)  Hệ số dịch chỉnh  x1  0  x2  0  Góc prôfin gốc  α  200  Góc prôfin răng  αt  20,73 0  Góc ăn khớp  αtw  20,73 0  Hệ số trùng khớp ngang  εα  1,654  Hệ số trùng khớp dọc  εβ  2,274  Môđun pháp  m  2  Góc nghiêng của răng  β  15,940  PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 4.1 Tính toán khớp nối   Thông số đầu vào:  Mô men cần truyền: T = Tđc = 81894,52 (N.mm)  Đường kính trục động cơ: dđc = 48 (mm)  Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 26    4.1.1 Chọn khớp nối:    Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục:    Ta chọn khớp theo điều kiện:  cf t kn cf t kn T T d d       Trong đó:      dt – Đường kính trục cần nối: dt = dđc =48 (mm)      Tt – Mô men xoắn tính toán: Tt = k.T với:      k – Hệ số chế độ làm việc, phụ thuộc vào loại máy. Tra bảng         16.1 2 58 B  ta lấy k = 1,7      T – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục:      T = Tđc = 81894,52(N.mm)    Do vậy:      Tt = k.T = 1,7.81894,52= 139220,68 (N.mm)    Tra bảng    16.10a 2 68 B  với điều kiện:  139220,68( . ) 48( ) cf t kn cf t kn T N mm T d mm d         Ta được các thông số khớp nối như sau:  0 500( . ) 50( ) 8 130( ) cf kn cf kn T N m d mm Z D mm         Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 27   Tra bảng    16.10b 2 69 B  với:  500( . )cfknT N m  ta được:  1 3 0 34( ) 28( ) 14( ) l mm l mm d mm         4.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối    a. Kiểm nghiệm sức bền dập của vòng đàn hồi:        0 0 3 2. . . . . d d k T Z D d l    , trong đó:     d  - Ứng suất dập cho phép của vòng cao su. Ta lấy    (2 4)d MPa   ;    Do vậy, ứng suất dập sinh ra trên vùng đàn hồi:        0 0 3 2. . 2.1,7.81894,52 0,68( ) . . . 8.130.14.28 d d k T MPa Z D d l          b. Điều kiện bền của chốt:       13 0 0 . . 0,1. . . u u k T l d D Z    , trong đó:     u - Ứng suất cho phép của chốt. Ta lấy    (60 80) ;u MPa       Do vậy ứng suất sinh ra trên chốt:        13 3 0 0 . . 1,7.81894,52.34 16, 43( ) 0,1. . . 0,1.14 .130.8 u u k T l MPa d D Z              4.1.3 Lực tác dụng lên trục    Ta có: (0,1 0,3)kn tF F  ; lấy  0,2kn tF F  trong đó:  2 2.81894,52 1259,92( ) 130 t o T F N D          0,2 0,2.1259,92 251,98( )kn tF F N     Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 28  4.1.4 Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:  Thông số  Ký hiệu  Giá trị  Mô men xoắn lớn nhất có thể truyền được  cfknT   500 (N.m)  Đường kính lớn nhất có thể của trục nối  cfknd   50 (mm)  Số chốt  Z  8  Đường kính vòng tâm chốt  D0  130 (mm)  Chiều dài phần tử đàn hồi  l3  28 (mm)  Chiều dài đoạn công xôn của chốt  l1  34 (mm)  Đường kính của chốt đàn hồi  d0  14 (mm)  4.2. Thiết kế trục    4.2.1 Chọn vật liệu    Chọn vật  liệu chế  tạo  trục  là  thép 45 có σb = 600 MPa, ứng suất xoắn cho  phép     [τ] = 12 ÷ 30 Mpa.  4.2.2 Xác định lực tác dụng a, Sơ đồ lực tác dụng lên các trục: Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 29 TrụcI Trục II   b. Xác định giá trị các lực tác dụng lên trục, bánh răng:    Lực tác dụng lên trục từ bộ truyền xích: Fx = 2865,09 (N)  Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 30   Lực tác dụng lên trục từ khớp nối: Fkn = 251,98 (N)    Lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng:    - Lực vòng:  1 2 w1 2 2.81109 3119,58 52 I t t T F F d      (N)    - Lực hướng tâm:  1 w 1 2 . ( ) os t t r r F tg F F c       0 1 2 0 3119,58. (20,73 ) 1227,87( ) os(15,94 ) r r tg F F N c        - Lực dọc trục:  1 2 1.a a tF F F tg    0 1 2 3119,58. (15,94 ) 890,99( )a aF F tg N     4.2.3 Xác định sơ bộ đường kính trục   - Với trục I:    31 0, 2. I sb T d   , trong đó:    TI – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục I: TI = 81109(N.mm)    [τ] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc  ta   chọn [τ] = 15 (MPa)       31 81109 30,01 0, 2.15 sbd   (mm)    - Với trục II:    32 0, 2. II sb T d       TII – Mô men xoắn danh nghĩa trên trục II: TII = 314757 (N.mm)    [τ] - Ứng suất xoắn cho phép [τ] = 15 ÷ 30 (MPa) với trục vào hộp giảm tốc  ta   chọn [τ] = 25 (MPa)   Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 31     32 314757 39,87 0,2.25 sbd    (mm)    Ta chọn:  1 2 40( ) 45( ) sb sb d mm d mm    4.2.4 Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực   a. Xác định chiều rộng ổ lăn trên trục    Tra bảng    10.2 1 189 B  với:  1 2 40( ) 45( ) d mm d mm      Ta được chiều rộng ổ lăn trên các trục:  01 02 23( ) 25( ) b mm b mm      b. Xác định khoảng cách trục    Trục I:    Tra bảng    10.3 1 189 B  ta được:  4.3.Xác định sơ bộ khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực Vì hộp giảm tốc 1 cấp, nên ta có:  Chiều dài may ơ của khớp nối  (1,4 2,5)mc tl d                        1 1(1,4 2,5) (1,4 2,5)40 56 100( )mcl d mm                  Chọn lmc1 = 60 mm  Chiều dài may ơ bánh răng trụ  Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 32  lm=(1,21,5)dsb               lm1 =(1,21,5)d1=(1,21,5)40=(4860 ) mm  Chọn lm13= 60 mm  l = (1,2 ÷ 1,5)d = (1,2 ÷ 1,5)45 = 54 ÷ 67,5            Chọn  2 67,5( )ml mm   Chiều dài may ơ đĩa xích:  (1,2 1,5)ml d    2 2 2(1,2 1,5) (1,2 1,5)45 54 67,5( )mc ml l d mm         Chọn    2 2 67,5( )mc ml l mm    Các kích thước khác liên quan đến chiều dài trục, chọn theo bảng    10.3 1 189 B -Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến thành trong của hộp, hoặc khoảng  cách giữa các chi tiết quay: k1=10 mm; -Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp:k2=10 mm;  -Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ k3=5mm;  -Chiều cao nắp ổ và đầu bulông: hn=20mm  4.3.1. Với trục I l1c = 0,5.(lmc1 + b01) + k3 + hn = 0,5.(60 +23)+5+20=66,5 mm  l12= 0,5.(lm1+b01)+k1 + k2=0,5.( 60 +23)+10+10=61,5  mm  Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 33 l11 = 2.l12 = 2. 61,5  = 123mm   4.3.2. Với trục II L11 = l21 =123 mm ;  l22 = l12 = 61,5 mm ;  l2c= 0,5.(lmc2+b02)+k3 + hn=0,5.(67,5+25) +5+20= 71,25 mm  4.2.5 Xác định các lực tác dụng lên gối đỡ   Thông số đầu vào:  Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 34   - Lực tác dụng lên trục I từ khớp nối:  Fkn = 251,98 (N)    - Lực tác dụng lên trục II từ bộ truyền xích:  Fx = 2865,09 (N)    - Lực tác dụng lên bánh răng:   Ft = Ft1 = Ft2 = 3119,58 (N)              Fr = Fr1 = Fr2 = 1227,87 (N)  Fa = Fa1 = Fa2 =890,99 (N)    Trục II:   Từ hệ phương trình cân bằng lực:  0 . 0 i i i i F M F l               Trong đó:    Fi – Lực thành phần    Mi – Mômen uốn  Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 35   li – Cánh tay đòn    Ta có :       2y C D r XYF Y Y F F    =0  2.194.25 .132.5 .66.25 .104 0 D x xy c r aM F Y F F         2 .194.25 .61.5 .104 123 xy r a yC F F F F       2865,09.194,25 1227,87.61,5 890,99.104 4385,32( ) 123 cY N        2 1227,87 2865,09 4385,32 292,36( )D r xy cY F F Y N           2 0xD xC tx F F F F        2.123 .61.5 0y xC t D M F F      2.61,5 3119,58.61,5 1559,79( ) 123 123 t xc F F N            2 3119,58 1559,79 1559,79( )xD t xCF F F N           4.5 Tính thiết kế trục 4.5.1. Tính sơ bộ trục I +Với d2sb = 30mm. Ta chọn đường kính các đoạn trục:  -Tại tiết diện lắnp bánh răng:   d12 =30 mm  -Tại tiết diện lắp ổ lăn:             d11  = d13=25mm  -Tại tiết diện lắp khớp nối  :   d10  =20 mm  +Chọn then:  Tra bảng 9.1a/173 [I] với d11 = 25 mm ta chọn được then có các thông số sau:  Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 36 b = 8 (mm)  h =7(mm)   t1=4(mm)  t2=2,5 (mm)  rmin=0,25 (mm)  rmax=0,4 (mm)  Chiều dài then bằng : lt=(0,80,9) lm22= (48,454,45)  chọn lt=50(mm)  Sơ đồ trục I   4.5.2.Tính chi tiết trục II  Mômen uốn tổng và mômen tương đương Mj Mtđj  ứng với các tiết diện j đươc tính  theo công thức:    = +         đ = + 0,75      M = 0     Mđ = 0,75. T = 0,75. 314757 = 272587,56 (Nmm)  Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 37   M = 0 + 204137,6 = 204137,6 (Nmm)           Mđ = 204137,6 + 0,75. 314757 = 340552,7 (Nmm)     M = 110643,1 + 95927,09 = 146437,31 (Nmm)    Mđ = 146437,31 + 0,75. 314757 = 309431,5 (Nmm)  M = 0    Mđ = 0,75. 0 =0  Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 38 Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 39 -Đường kính trục tại các tiết diện tương ứng khi tính sơ bộ. với   =63N/mm2     tra bảng 10.5/195  -Tại tiết diện bánh xích         d = đ ,.[] = , ,. = 37,91mm  -Tại tiết diện lắp ổ lăn:  d = Mđ 0,1. [σ] = 340552,69 0,1.50 = 40,84 mm  -Tại tiết diện bánh răng:  d = Mđ 0,1. [σ] = 309431,51 0,1.50 = 39,55 mm  -Tại tiết diện lắp ổ lăn:  d = Mđ 0,1. [σ] = 0 0,1.50 = 0 mm  Ta chọn đường kính theo tiêu chuẩn và đảm bảo điều kiện lắp ghép:  d20<d23= d21  < d22    Suy ra ta chọn được:     d22=45 mm  Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 40 d23= d21  = 40 mm                                   d20= 35mm  Sơ đồ trục 2 tại các tiết diện :  Chọn then:  +Do các trục nằm trong hộp giảm tốc nên ta chọn loại then bằng. Để đảm bảo tính  công nghệ ta chọn loại then giống nhau trên cùng một trục.  Khi đó, theo TCVN 2261- 77 ta có thông số của các loại then được sử dụng như  sau:  Tiết  diện  Đường  kính trục  Kích thước tiết  diện  Chiều sâu  rãnh then  Bán kính góc lượn của  rãnh  b  h  t1  t2  Nhỏ nhất  Lớn nhất  2-0  35  10  8  5  3,3  0.25  0.4  Đồ án chi tiết máy đề 1: Thiết kế hệ dẫn động xích tải Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính Trang 41 2-2  45  14  9  5,5  3,8  0,25  0,4  +Kiểm nghiệm độ bền của then:  a. Tại tiết diện 2-2 (tiết diện lắp bánh răng) -Kiểm tra độ bền dập trên mặt tiếp xúc giữa trục và then. Chọn lt=(0,80,9)lm12=  (0,80,9)67,5 = 56 mm.  Với then làm bằng thép, tải va đập nhẹ ta chọn được     MPad 100     MPac 30...20   Công thức (9.1) ta có:  σ = 2T dl(h − t) = 2.314757 4