CHI TIẾT máy đồ án THIẾT kế bộ TRUYỀN cặp BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG

Một trạm dẫn động băng tải gồm các cơ cấu chủ yếu sau: động cơ điện cótác dụng tạo ra công suất để các bộ phận khác có thể làm việc, bộ truyền độngđai dùng để truyền công suất từ động cơ

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CHI TIẾT MÁY

ĐỒ ÁN

Nguyễn Nhựt Thành Tăng Minh Quân Bùi Hữu Nhân

Lê Hoàng Nhân Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô - K5

Cần Thơ, tháng 6 năm 2019

Trong quá trình thực hiện đồ án môn học Cơ Sở Thiết Kế Máy, chúng emđược giao nhiệm vụ thiết kế trạm dẫn động băng tải Nhằm củng cố lại nhữngkiến thức đã học như: Cơ học máy, Cơ sở thiết kế máy, Sức bền vật liệu

Đồ án môn học cơ sở thiết kế máy là một trong những môn học rất quantrọng trong ngành cơ khí giao thông Nhằm rèn cho sinh viên những kỹ năng, khảnăng vận dụng các lý thuyết đã học để giải quyết những yêu cầu từ thực tế đặt ranhư: thiết kế các chi tiết máy, các bộ phận trong máy,… vừa phải đảm bảo cácchỉ tiêu về kỹ thuật vừa phải đảm bảo các chỉ tiêu về kinh tế

Một trạm dẫn động băng tải gồm các cơ cấu chủ yếu sau: động cơ điện (cótác dụng tạo ra công suất để các bộ phận khác có thể làm việc), bộ truyền độngđai (dùng để truyền công suất từ động cơ điện đến hộp giảm tốc), hộp giảm tốc(gồm một bộ truyền bánh răng) : bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng (cấp chậm)tạo thành một tổ hợp để giảm số vòng quay và truyền công suất đến máy côngtác), trục tang và băng tải là các bộ phận công tác

Vì đây là lần đầu tiên bắt tay vào công việc thiết kế nên có nhiều mới mẻ vàcòn nhiều bỡ ngỡ Do kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thiết kế vàthuyết minh chắc chắn sẽ có nhiều sai sót khó tránh khỏi Kính mong được quýThầy chỉ bảo tận tình để chúng em có thể hoàn thành tốt đồ án này

Em xin chân thành cám ơn Thầy Nguyễn Qui Điền và quý Thầy trong bộmôn và bạn bè đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em trong quá trình thựchiện

đồ án

Trước tiên chúng con xin cảm ơn sâu sắc đến gia đình, đặc biệt là cha và mẹ

đã nuôi dưỡng chúng con suốt hơn 20 năm qua Gia đình là nơi đã cổ vũ, động viên,

hỗ trợ về tinh thần, vật chất cũng như tạo ọi điều kiện thuận lợi cho chúng con hoànthành tốt đồ án này

Chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy Mai Vĩnh Phúc đã luôn quan tâm

chỉ dạy, theo dõi, giúp đỡ tận tình trong suốt khoảng thời gian chúng em thực hiện

đề tài đồ án

Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn trân trọng đến quý thầy cô trường Đại họcNam Cần Thơ đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt những kiến thức quý báo cho em trongthời gian vừa qua để em có đủ kiến thức, điều kiện để thực hiện đề tài này Đồngcảm ơn đến các tác giả trong các quyển sách báo, internet, anh chị đi trước đã tìmtòi, nghiên cứu đúc kết kinh nghiệm làm tài liệu để chúng em có thể tham khảotrong quá trình thực hiện đề tài

Sau cùng chúng tôi xin cảm ơn các bạn cùng lớp Công nghệ kỹ thuật ô tô Khoa Cơ Khí Động Lực - Đại học Nam Cần Thơ đã tận tình giúp đỡ, hỗ trợ chochúng tôi thực hiện đồ án này

-Cần Thơ, ngày 16 tháng 06 năm 2019

Cần Thơ, ngày tháng năm 2019 Giáo viên hướng dẫn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU

LỜI CẢM ƠN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

DANH MỤC BẢNG

CHƯƠNG 1 1

CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 1

1.1.1 Đặc điểm của hộp giảm tốc 1

1.1.2 Chọn động cơ điện 2

1.2 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 6

1.3 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG TRÊN CÁC TRỤC 6

1.3.1 Công suất trên các trục 6

1.3.2 Số vòng quay trên các trục 6

CHƯƠNG 2 8

THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 8

2.1 CHỌN LOẠI ĐAI 8

2.2 TÍNH TOÁN ĐAI 9

CHƯƠNG 3 12

THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC 12

3.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CẶP BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG 12

3.1.1 Chọn vật liệu chế tạo 12

3.2.2 Xác định ứng suất cho phép 12

3.1.2 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K 15

3.1.3 Chọn hệ số chiều rộng bánh răng 16

3.1.4 Xác định khoảng cách trục A 16

3.1.5 Tính vận tốc vòng của bánh răng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng 17

3.1.6 Định chính xác hệ số tải trọng K và khoảng cách trục A 17

3.1.7 Xác định môđun, số răng, chiều rộng bánh răng 18

3.1.8 Kiểm nghiệm sức bền uốn của bánh răng và môđun của bánh răng 18

3.1.9 Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột 20

3.1.10 Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền 22

CHƯƠNG 4 25

THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN 25

4.1 THIẾT KẾ TRỤC 25

4.1.1 Đường kính sơ bộ của trục 25

4.2 THIẾT KẾ THEN 32

4.2.1 Then trục I 32

4.2.2 Then trục II 34

4.2.3 Then khớp nối 35

4.3 THIẾT KẾ Ổ TRỤC 35

4.3.1 Chọn ổ cho trục I 35

4.3.2 Chọn ổ cho trục II 36

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT MÁY, BÔI TRƠN VÀ LẮP HỘP GIẢM TỐC 37

5.1 THIẾT KẾ VỎ HỘP 37

5.2 CÁC CHI TIẾT PHỤ 39

5.2.1 Chốt định vị 39

5.2.2 Nắp cửa thăm dầu 40

5.2.3 Vít nâng 41

5.2.4 Nút thông hơi 41

5.2.5 Nút tháo dầu: 42

5.2.6 Thước thăm dầu 43

5.2.7 Nắp ổ 43

5.2.8 Vòng chắn mỡ 44

5.2.9 Vòng phớt 45

5.3 BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC 45

5.3.1 Phương pháp bôi trơn 45

CHƯƠNG 6 46

DUNG SAI LẮP GHÉP 46

6.1 DUNG SAI LẮP GHÉP TRỤC I 46

6.2 DUNG SAI LẮP GHÉP TRỤC II 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

Bảng 1.1 Thông số động cơ 6Bảng 1.2 Thông số bộ truyền 8Bảng 2.1 Thông số bộ truyền đai 10

Bảng 3.1 Thông số vật liệu chế tạo cặp bánh răng trụ răng thẳng 13

Bảng 3.2 Ứng suất uốn cho phép của vật liệu chế tạo bánh răng 13

Bảng 3.3 Hệ số tải trọng Kd 18

Bảng 3.4 Trị số dạng răng y 20

Bảng 3.5 Trị số lớn nhất của hệ số chiều dài tương đối của răng 21

Bảng 3.6 Cơ tính của cặp bánh răng trụ răng thẳng 23

Bảng 3.7 Thông số hỉnh học chủ yếu của bộ truyền cấp chậm 24

Bảng 4.1 Thông số thiết kế hộp giảm tốc 28

Bảng 5.1 Kích thước các phần tử cấu tạo vỏ hộp 40

Bảng 5.2 Thông số chốt định vị 43

Bảng 5.3 Thông số nắp cửa thăm dầu 45

Bảng 5.4 Thông số cơ bản của bu lông vòng 45

Bảng 6.2 Dung sai lắp ghép trục II 51

CHƯƠNG 1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

1.1 CHỌN ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Sơ đồ dẫn động và sơ đồ tai trong

Moment trục tang của băng tải:

Trong đó:

n là số vòng quay của động cơ (vòng/phút)

Pdt là công suất đẳng trị (kW)Với vận tốc trên băng tải v = 0,8 m/s nên có số vòng quay của trục tang:

Pdt là công suất đẳng trị trên băng tải

ղ=n đ ղ br ղ3

ol ղ knlà hiệu suất chung, tra bảng 2 – 1, [1] – Trang 27, ta được:

n đ=0,95là hiệu suất bộ truyền đai

n br=0.97là hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ kín

n ol=0,99là hiệu suất của một cặp ổ lăn.

Số vòng quay sơ bộ của động cơ :n =nsb tang.i id h

= 16,98.5.8=679,2 (vòng/phút)

Trong đó:

id là tỉ số truyền của đai, tra bảng 2-2, chon id = 2

ih là tỉ số truyền hợp giảm tốc 1 cấp, tra bảng 2-2, chọn ih = 7

⇒n sb=2.7 16,98=237,72(vòng / phút)

động cơ điện AO2-41- 4

dn ct

M M

dn ct

M M

Khối lượng động cơ (kg)

Vận tốc vòng/phút

Hiệu suất (%)

Không nhỏ hơn

1.2 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN

Tỉ số truyền chung: i chung= ղ dc

ղ tang

16,98=85,39 (Trang 30, [1])Với: ichung = id.ihgt

Do đây là hộp giảm tốc bánh trăng trụ 1cấp để xác định bánh răng bị dẫn củacấp nhanh và cấp chậm đều được ngâm trong dầu gần như nhau, tức là đường kínhcủa bánh răng xấp xỉ nhau nên phân phối inh > ich (inh: tỷ số truyền của cấp nhanh, ich:

1.3 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG TRÊN CÁC TRỤC

1.3.1 Công suất trên các trục

Công suất trên trục I : P I=P dc ղ d ղ ol=4.0,95 0,99=3,762 kW

Công suất trên trục II :P II=P I ղ br ղ ol=3,762.0,97 0,99=3,6126 kW

Công suất trên trục tang: P III=P II ղ br ղ ol=3,6126.0,97 0,99=3,4691 kW

Trục tang : n III= n II

i cham=

101,4

1.3.3 Moment xoắn trên các trục

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI2.1 CHỌN LOẠI ĐAI

Truyền động đai được dùng để truyền dẫn giữa các trục tương đối xa nhau vàyêu cầu làm việc êm Tuy nhiên, vì trượt giữa đai và bánh đai nên tỷ số truyềnkhông ổn định

Vì vận tốc băng tải thấp nên cần chọn nhiều bộ truyền để có được 1 tỉ số truyền tương đối lớn

Ta chọn bộ truyền đai thang đặt liền với động cơ và hộp giảm tốc, sở dỉ đai thang vì kết cấu đơn giản, dể chế tạo (đai thang có kích thước nhỏ hơn đai dẹt), có thể làm việc với tốc độ lớn nên đặt liền với động cơ

Đai thang được chia được loại theo kích thước tiết diện từ nhỏ đến lớn: Z, A,

B, C, D, E, F Kích thước đai và chiều dài đai được tiêu chuẩn hóa Có thể chọn đai

Hình 2.1 Chọn loại tiết diện đai hình thang.

2.2 TÍNH TOÁN ĐAI

Các thông số ban đầu:

- Tỉ số truyền bộ truyền đai: i =2d

- Số vòng quay trục I (trục đai) n I = 725 vòng/phút

- Giả sử vận tốc đai : 5 v 10 (m/s)

Dựa theo sơ đồ lựa chọn đai với thông số Ndc = 4 (kW) và nI = 725(vòng/phút), ta chọn đai loại B

Bảng 2.1 Thông số bộ truyền đai

Kích thước tiết diện đai thang: axh(Tra bảng 5 - 11, [1] – Trang 92)

17x10,5

8

(Tra bảng 5 – 15, [1] – Trang 93)

180mmKiểm nghiệm vận tốc đai:

(Tra bảng 5 – 15, [1] – Trang 93)

360(mm)

 

2

%( thỏ

a )

1450

dc th

n i

2(D2+D1)+¿ ¿ (CT 5 – 1, [1])

1731(mm)Quy tròn chiều dài đai L theo tiêu chuẩn

(Tra bảng 5 - 12, [1] – Trang 92)

1730(mm)Kiểm nghiệm số vòng chạy của đai trong 1 giây

431,50(mm)

Khoảng cách A thỏa mãn điều kiện (với h = 10,5)

0,55(D D )  h A 2(D D )

(Công thức 5 – 19, [1] – Trang 94)

Thỏa

- Khoảng cách nhỏ nhất cần thiết để mắc đai

min 0,015

405,55(mm)

- Khoảng cách lớn nhất cần thiết để tạo lực căng

max

483,43(mm) Tính góc ôm: (Công thức 5 – 3, [1] – Trang 83)

2 1 1

Định các kích thước chủ yếu của bánh đai:

Chiều rộng bánh đai:B(Z1)t2S

(CT 5 – 23, [1] – Trang 96)

B

=45mm

¿1800

Với t,S kích thước rãnh, tra bảng 10-3: t = 20; S = 12,5

Đường kính ngoài của bánh đai:

Bánh dẫn:

1 1 24.1

368,1(mm)

Lực căng: S = σ F (N)o o (Công thức 5 – 25, [1] – Trang 96)

165,6

α1

R = 3.S Z.sino

2 (Công thức 5 – 26, [1] – Trang 96)

971,8875

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỘP GIẢM TỐC

3.1 THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN CẶP BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG.

3.1.1 Chọn vật liệu chế tạo

- Bộ truyền truyền chịu tải trọng trung bình ta có thể dùng thép tôi cải thiện,thép thường hóa hoặc thép đúc để chế tạo bánh răng Độ rắn bền của răng HB <350

- Để chạy mòn tốt, lấy độ rắn của bánh răng nhỏ lớn hơn bánh răng lớn

- Chọn loại thép chế tạo bánh răng nhỏ và bánh răng lớn khi độ rắn HB ≤ 350

Bảng 3.1 Thông số vật liệu chế tạo của cặp bánh răng trụ răng thẳng

răng Nhãn hiệu thép Đường kính phôi (mm)

Giới hạn kéo

2 bk

δ (N/mm )

Giới hạn chảy

Bánh răng

nhỏ

45Tôi cảithiện

90 120 Lấy 120

700-800

190-220Lấy 220

Bánh răng

lớn

40Thườnghóa

300 500 

150-210Lấy 180

3.2.2 Xác định ứng suất cho phép

- Ứng suất tiếp xúc cho phép:

'[σ] = [σ]tx notx kN

Bánh răng làm việc lâu dài, phụ thuộc vào độ rắn HB, tra bảng 3-9, [1] ta có:

Bảng 3.2 Bảng ứng suất uốn cho phép của vật liệu chế tạo bánh răng Bánh răng Vật liệu và nhiệt luyện

u là số lần ăn khớp của một răng khi bánh răng quay 1 vòng u = 1.

¿

N > Ntd 0



lấy k ' N=1.Ứng suất tiếp xúc cho phép: [σ]tx = [σ]notx.k' N = [σ]notx = 2,6 HB

là hệ số tập trung ứng suất ở chân răng, đối với bánh răng thép thường

+ Bánh lớn:[σ]u 2=(1,4 ÷ 1,6) 230 0,487

)

3.1.2 Chọn sơ bộ hệ số tải trọng K

vật liệu có khả năng chạy mòn, lấy K=1,3

Chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng: Do vận tốc vòng của bánh răng b

v=0,389 Tra bảng 3-11[1], ta chọn cấp chính xác của bánh răng trụ răng thẳng là

Đối với bộ truyền bánh răng trụ, chiều rộng bánh răng dẫn lớn hơn chiều

- Xác định môđun bánh răng:

3.1.8 Kiểm nghiệm sức bền uốn của bánh răng và môđun của bánh răng

- Kiểm nghiệm sức bền uốn:

Kiểm nghiệm ứng suất uốn sinh ra trong chân răng cho bộ truyền bánh răngtrụ răng thẳng: bảng 3.16/51

σ u=19,1 106KP

y m2Znb ≤[u b]

Trong đó: m = 3 - Môđun pháp tuyến của bánh răng

K= 1,3 : hệ số tải trọng

P: công suất của bộ truyền

y: hệ số dạng răng của mỗi bánh răng được chọn theo số răng tương đương

Z = Ztd

, với Z là số răng thực

ξ = 0, tra bảng trị số hệ số dạng răng y, bảng 3 – 18, [1] – Trang 52:

ψm hệ số chiều dài tương đối của răng, đối với bánh răng thẳng ψ =m mb , tra

σu ứng suất uốn sinh ra tại chân răng.

2

619,1.10 KN

σ u2= 19,1 106.1,3 3,4691

0,429 32.161.17,013 121=55,3(N /m m

2

)≤[σ]u=60(N /m m2)

- Kiểm nghiệm môđun của bánh răng:

Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng:

619,1.10 KN3

√ 19,1.1061,3.3,61260,517.161 101,4 121.60=1,38

3.1.9 Kiểm nghiệm sức bền bánh răng khi chịu quá tải đột ngột

Trong trường hợp lúc mở máy, lúc hãm máy…làm cho bánh răng chịu quá

tải với hệ số quá tải

Mqt

K =qt

M Trong đó:

M - moment xoắn danh nghĩa

quá tải là K = 2.qt

- Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc lớn nhất sinh ra khi quá tải:

Để kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc lớn nhất sinh ra khi quá tải, theo công thức:

)Vậy kiểm nghiệm lại ứng suất cho phép khi quá tải của bánh răng:

+Bánh răng dẫn: : [σ]txqt 1=882,5(N /m m2)<[σ]txqt 1=1560 (N /m m2) +Bánh răng bị dẫn: [σ]txqt 2=808,9(N /m m2

)<[σ]txqt 2=1430(N /m m2

)

- Kiểm nghiệm ứng suất uốn lớn nhất sinh ra khi quá tải:

+ Bánh răng dẫn: [σ]uqt 1=90.2=180(N /m m2)

+ Bánh răng bị dẫn: [σ]uqt 2=60.2=120(N /m m2

)Ứng suất uốn cho phép khi quá tải, đối với bánh răng bằng thép có độ rắn

Ta được bảng 3.6 như sau:

Bảng 3.6 Cơ tính của cặp bánh răng trụ răng thẳng.

Bánh

răng Nhãn hiệu thép Đường kính phôi (mm)

Giới hạn kéo

2 bk

δ (N/mm )

Giới hạn chảy

Bánh răng

nhỏ

45Tôi cải thiện

90 ÷ 120Lấy 120

700÷800

190÷220Lấy 220

Bánh răng

lớn

40Thường hóa

300 ÷ 500

150÷210Lấy 190

Vậy ứng suất uốn cho phép khi quá tải của bánh răng :

+ Bánh răng dẫn:

2[σ]uqt1 = 0,8.400 = 320 N/mm

+ Bánh răng bị dẫn :

2[σ]uqt2 = 0,8.260 = 208 N/mm

Kiểm nghiệm lại ứng suất uốn lớn nhất sinh ra khi quá tải:

+ Bánh răng dẫn: [σ]txqt 1=166 (N /m m2)<[σ]txqt 1=320 (N /m m2)

+ Bánh răng bị dẫn: [σ]txqt 2=112(N /m m2)<[σ]txqt 1=208(N /m m2

)

3.1.10 Định các thông số hình học chủ yếu của bộ truyền

Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng, lập bảng tính theo công thức ở bảng 3 –

2, [1] – Trang 36, ta được:

Bảng 3.7 Thông số hỉnh học chủ yếu của bộ truyền cấp chậm

Số răng Bánh dẫn: Z1 = 28 răng; Bánh bị dẫn: Z2 = 167 răng

Chiều cao răng h = 2,25.m = 6,75 mm

Chiều cao đầu

Góc profin răng 20o

t

 

3.1.11 Tính lực tác dụng

Lực tác dụng lên bánh răng gồm 3 thành phần: P lực vòng (ngược chiều với

hướng vào mặt răng)

Vì hộp giảm tốc chịu tải trung bình nên ta chọn loại thép 45 thường hóa cógiới hạn bền b 600 /N mm2

4.1.2 Đường kính sơ bộ của trục.

n II=130√3 3,6126101,4 =42,78 mm lấy d II=45 mm

Để chuẩn bị cho bước tính gần đúng, trong 2 trị số đường kính dI, dII, dIII ở trên ta

Phát thảo sơ bộ hộp giảm tốc

Hình 4.1 Phát thảo sơ bộ hộp giảm tốc

Bảng 4.1 Thông số thiết kế hộp giảm tốc

đến thành trong của hộp

(10÷15) 15mm

kính sơ bộ trục trung gian)

(10÷15) 15mm

Momen uốn tại D ( vị trí nguy hiểm)

Vì điều kiện làm việc của trục có va đập nhẹ, vật liệu làm mayơ là thép 45 thường hóa, theo bảng 7 - 20, [1] – Trang 142, ta có :

2 2 x

Vì điều kiện làm việc của trục có va đập nhẹ, vật liệu làm mayơ là thép 45 thường hóa, theo bảng 7 - 20, [1] – Trang 142, ta có :

Tuy nhiên, đường kính bánh răng dẫn không đáp ứng yêu cầu khi lắp then,

do đó ta dùng cách đúc bánh răng liền với trục và không sử dụng then

4.2.2 Then trục II

- Lắp bánh răng bị dẫn B2:

Vì điều kiện làm việc của trục có va đập nhẹ, vật liệu làm mayơ là thép 45 thường hóa, theo bảng 7 - 20, [1] – Trang 142, ta có :

{ b=12 mm h=8 mm

t o=4,5 mm ;t1=3,6 mm ;k =4,4 ; r ≤ 0,3

MxII = 340239,9408Nmm

Vì điều kiện làm việc của trục có va đập nhẹ, vật liệu làm mayơ là thép 45 thường hóa, theo bảng 7 - 20, [1] – Trang 142, ta có: