đồ án chi tiết máy thiết kế hệ thống dẫn động xích tải

LỜI NÓI ĐẦU Thiết kế và phát triển những hệ thống truyền động là vấn đề cốt lõi trong cơ khí.. Vì vậy, việc thiết kế và cải tiến những hệ thống truyền động là công việc rất quan trọng tr

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC

NÔNG LÂM TP.HCM KHOA CƠ KHÍ- CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC

NÔNG LÂM TP.HCM KHOA CƠ KHÍ- CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN CHI TIẾT MÁY

LỜI NÓI 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 công cuộc hiện đại hoá 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 thểnói nó đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống cũng như sản xuất Đối vớicác hệ thống truyền động thường gặp thì hộp giảm tốc là một bộ phận không thểthiếu

Đồ án thiết kế hệ thống truyền động cơ khí giúp ta tìm hiểu và thiết kế hộpgiảm tốc, qua đó ta có thể củng cố lại các kiến thức đã học trong các môn họcnhư Cơ kỹ thuật, Chi tiết máy, Vẽ kỹ thuật ; và giúp sinh viên có cái nhìn tổngquan về việc thiết kế cơ khí.Hộp giảm tốc là một trong những bộ phận điển hình

mà công việc thiết kế giúp chúng ta làm quen với các chi tiết cơ bản như bánhrăng, ổ lăn,…Thêm vào đó, trong quá trình thực hiện các sinh viên có thể bổsung và hoàn thiện kỹ năng vẽ Cơ khí, đây là điều rất cần thiết với một sinh viên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

CHI TIẾT MÁY

Sinh viên thực hiện: Trần Hoàng Phúc MSSV: 18154099

Người hướng dẫn: Lê Quang Vinh Ký tên:

ĐỀ TÀI

Đề số 10: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Phương án số: 21

Hệ thống dẫn động xích tải gồm: 1-Động cơ điện 3 pha không đồng bộ; 2-Nối

trục đàn hồi; 3-Hộp giảm tốc bánh răng trụ hai cấp phân đôi cấp nhanh; 4-Bộ truyền xích ống con lăn; 5-Xích tải (Quay một chiều, tải va đập nhẹ, 1 ca làm việc 8 giờ)

Thời gian phục vụ L = 3 (năm)

Số ngày làm ngày/năm Kng = 200 (ngày)

Số ca làm trong ngày: 3 (ca)

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU

CHI TIẾT MÁY

Đề số 10: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG XÍCH TẢI

Phần I.Xác định công suất động cơ và phân phối tỉ số truyền

1 Chọn động cơ:

2 Phân phối tỉ số truyền:

3 Tính toán các thông số trên trục:

4 Bảng đặc tính kĩ thuật hệ thống truyền động:

Phần II Tính toán bộ truyền xích:

Phần III Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng:

A.Bánh răng cấp nhanh:

B.Bánh răng cấp chậm:

Phần IV: Tính toán thiết trục của hộp giảm tốc

A.Trục II:

B.Trục I

C.Trục III

PHẦN V: CHỌN Ổ LĂN

A Ổ lăn trên trục I:

B Ổ lăn trên trục II:

C Ổ lăn trên trục III:

PHẦN VI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VỎ HỘP

PHẦN VII TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT PHỤ

1 Vòng chắn dầu

2 Chốt định vị:

3 Cửa thăm:

4 Nút thông hơi:

5 Nút tháo dầu:

6 Que thăm dầu:

PHẦN VIII: DUNG SAI LẮP GHÉP

1 Bảng dung sai lắp ghép bánh răng

2 Bảng dung sai lắp ghép ổ lăn

3 Bảng dung sai lắp ghép then

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Phần I.Xác định công suất động cơ và phân phối tỉ số truyền

 Hiệu suất bộ truyền xích: ηx = 0,93

 Hiệu suất nối trục: ηnt = 1

 Hiệu suất 1 cặp ổ lăn: ηol = 0,995

 Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ: ηbr = 0,98

ηch = 0,93.1.0,9955.0,983 = 0,85

-Công suất cần thiết:

Pct = P td

η ch = 2,730,85 = 3,21 (kW)

Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

-Số vòng quay trên xích tải:

ux = 2 : tỉ số truyền của bộ truyền xích (2÷5)

-Số vòng quay sơ bộ của động cơ:

2 Phân phối tỉ số truyền :

Tỉ số truyền chung của hệ dẫn động

Ta có: u1=un = 3,08;

u2=uc = 2,60;

3 Tính toán các thông số trên trục:

a) Phân phối công suất trên các trục:

b) Tính toán số vòng quay trên các trục:

Phần II Tính toán bộ truyền xích:

*Các thông số:

-Công suất trục dẫn: P1 = PIII =2,95 (kW)

-Số vòng quay bánh dẫn: n1 = nIII = 119,88 (vong/phút)

-Tỷ số truyền u = ux = 2,02

*Theo yêu cầu đề bài ta chọn loại xích ống con lăn

Số răng đĩa xích dẫn: z1 = 29-2u = 29-2.2,02 = 24,96 (răng)

Kb: hệ số xét đến điều kiện bôi trơn, Kb=1 khi bôi trơn nhỏ giọt

Kr: hệ số tải trọng động, do dẫn động bằng động cơ điện và tải trọng ngoài tác động lên bộ truyền tương đối êm nên Kr=1

K : hệ số xét đến chế độ làm việc, K =1,45 khi làm việc 3 ca

*Công suất tính toán:

*Chiều dài xích: L = pcX = 31,75.118 = 3746,5 mm

Tính chính xác khoảng cách trục:

a = 0,25pc[X - z1+z2

2 +√ (X − z1+z2

2 )2

−8(z2−z12π )2] = 0,25.25,4[118 - 25+502 +√ (118− 25+502 )2

−8(50−25

2π )2] = 1017,33 mm

Chọn a = 1014 mm [giảm khoảng cách trục (0,002÷0,004)a]

Fv = qmv2 = 2,6.1,272 = 4,19 N (lực căng do lực ly tâm gây nên)

Fo = Kf.a.qmg = 6.1014.10-3.2,6.9,81 = 155,18 N (lực căng ban đầu của xích)

Phần III Tính toán thiết kế bộ truyền bánh răng:

 Thông số đầu vào: công suất P1= PI = 3,17 kW

Số vòng quay n1= ndc =960 vg/ph

Tỷ số truyền u=uhgt =8

- Mômen xoắn trên trục I: TI = T1 = 31534,90 N.mm

- Mômen xoắn trên trục II : TII = T2 = 92837,43 N.mm

- Tỷ số truyền cấp nhanh: un = 3,08

- Tỷ số truyền cấp chậm: uc = 2,6

A.Bánh răng cấp nhanh:

1.Chọn vật liệu chế tạo bánh răng , tra bảng 6.1(Tài liệu 1)

Bánh dẫn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241 285 có σb1 = 850 MPa, σch1=

NFO1 = NFO2 = 5.106 chu kỳ

3.Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Do bộ truyền làm việc với chế độ thay đổi tải trọng nhiều bậc nên :

NHE1 = 60.c.∑ ( T i

T max)m H

2.ni.ti ( do mH =6 nên ) = 60.1.960.[ (T

[σH]min≤ [σH] ≤ 1,25.[σH]min

655,20 ≤ 695,11 ≤ 732,85 thỏa điều kiện

Nên [σH] = 695,11 MPa

4.Ứng suất uốn cho phép:

Do bộ truyền làm việc với chế độ thay đổi tải trọng nhiều bậc nên :

NFE1 = 60.c.∑ ( T i

T max)m F

.ni.ti (do mF = 6 nên ) = 60.1.960.[ (T

5.Chọn ứng suất tiếp xúc cho phép là [σH] = 695,11Mpa.

6.Theo bảng 6.15 [2] do bánh răng nằm đối xứng các ổ trục nên ψba = 0,3÷0,5, do đóchọn ψba = 0,4 Trị số ψba đối với cấp chậm trong hộp giảm tốc lấy lớn hơn 25% so vớicấp nhanh [1] nên chọn ψba=0,5 Khi đó:

Bánh dẫn: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241 285 có σb1 = 850 MPa, σch1=

NFO1 = NFO2 = 5.106 chu kỳ

3.Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Do bộ truyền làm việc với chế độ thay đổi tải trọng nhiều bậc nên :

NHE1 = 60.c.∑ ( T i

T max)m H

2.ni.ti ( do mH =6 nên ) = 60.1.960.[ (T

Vì tôi cải thiện nên có sH=1,1

5.Chọn ứng suất tiếp xúc cho phép là [σH] = 485,67pa.

6.Theo bảng 6.15 [2] do bánh răng nằm đối xứng các ổ trục nên ψba = 0,3÷0,5, do đóchọn ψba = 0,4 Trị số ψba đối với cấp chậm trong hộp giảm tốc lấy lớn hơn 25% so vớicấp nhanh [1] nên chọn ψba=0,5

Vận tốc

vòng (v)

v = π d1.n1

60000 = π 48.96060000 = 2,41 m/sTheo bảng 6.13 [1], chọn cấp chính

xác là 9 với vgh= 4m/s

v= π d1.n1

60000 = π 90.311,6960000 =1,47 m/sTheo bảng 6.13 [1], chọn cấp chính xác là 9 với vgh= 2m/s

Lực

vòng (Ft)

Ft1 = Ft2 = 2.T1.cosβ

m1 z1 = 2.31534,90 cos ⁡(32,52)1,5.27

= 1313,10 N

Ft1 = Ft2 = 2.T2

d1 = 2.92837,4390 = 2063,05 N

Y F2 = 347,763,56 = 97,169

Y F2 = 338,383,61 = 93,73

=> YF = YF1 = 3,84Tra bảng 6.7 [1], chọn KF𝛽=1,24Tra bảng 6.14 [1], chọn KF𝛼=1,37

 Đủ bền

*Bảng thông số bộ truyền bánh răng:

Thông số Bánh răng cấp nhanh Bánh răng Cấp chậm

Phần IV: Tính toán thiết trục của hộp giảm tốc

Ta có: công suất trục vào của hộp giảm tốc là P1= PI = 3,17 kW

Ta chọn [τ]= 15 Mpa đối với trục đầu vào và [τ]= 25 Mpa đối với trục đầu ra

Ta chọn [τ] = 15 Mpa đối với trục trung gian

* Xác định sơ bộ đường kính các trục theo công thức sau :

cosβ = 1221,55.cos32,52tan20 = 527,28 N

Fa12 = Fa22 = F t 22 .tanβ = 1221,55.tan32,52 = 778,81 N

-Kiểm nghiệm then:

Điều kiện bền dập σ d = dl 2T

t (h−t1 ) ≤ [σ d] với [σ d] = 100 MPa

Điều kiện bền cắt τ c = d l 2 T

t b ≤ [τ c] với [τ c] = (40÷ 60¿ MPaTheo bảng 9.1a-[1.] ta chọn kích thước then theo đường kính trục

Bảng kiểm nghiệm then

Ứng suấtdập

σd (MPa)

Ứng suấtcắt

Theo bảng 10.7 [1], chọn ψσ = 0,1; ψτ = 0,05

Theo bảng 10.5 [2], chọn β=1,7 vớitrường hợp phun bi

10 Hệ số an toàn theo ứng suất uốn:

 Điều kiện bền mỏi được thỏa mãn

 Và do s = 4,69 nên ta không cần kiểm nghiệm trục theo độ cứng

Biểu đồ moment của trục II:

 Chiều dài moay ơ khớp nối:

lm14 = (1,4÷2,5)Dt (Dt là đường kính đi qua tâm các chốt của khớp nối)

Fr11=Fr21 = Ft11tan𝛼/cos𝛽 = 1313,95.tan200/cos32,520 = 567,17 N

Fa11 = Fa21 = Ft11.tan𝛽 =1313,95.tan32,520 = 837,72 N

 Lực dụng vòng trên khớp nối:

Fn = 2T1

D t = 2.31534,9063 = 1001,11 N

5 Phản lực liên kết tại các gối:

Bảng kiểm nghiệm then

Đường kính

(mm)

Then (mm) dài làmChiều

việc củathen

l t (mm)

Momentxoắn T(N.mm)

Ứng suấtdập

σd (MPa)

Ứng suấtcắt

Theo bảng 10.5 [2], chọn β=1,7 vớitrường hợp phun bi

Hệ số an toàn theo ứng suất uốn:

 Điều kiện bền mỏi được thỏa mãn

 Và do s = 4,37 nên ta không cần kiểm nghiệm trục theo độ cứng

*Biểu đồ moment của trục I:

 Tiết diện nguy hiểm nhất tại C

7 Đường kính trục tại tiết diện

-Kiểm nghiệm then:

Điều kiện bền dập σ d = dl 2T

t (h−t1 ) ≤ [σ d] với [σ d] = 100 MPa

Điều kiện bền cắt τ c = d l 2 T

t b ≤ [τ c] với [τ c] = (40÷ 60¿ MPaTheo bảng 9.1a-[1.] ta chọn kích thước then theo đường kính trục

Bảng kiểm nghiệm then:

Đường kính

(mm)

Then (mm) dài làmChiều

việc củathen

l t (mm)

Momentxoắn T(N.mm)

Ứng suấtdập

σd (MPa)

Ứng suấtcắt

Theo bảng 10.7 [1], chọn ψσ = 0,1; ψτ = 0,05

Theo bảng 10.5 [2], chọn β=1,7 vớitrường hợp phun bi

9 Hệ số an toàn theo ứng suất uốn:

 Điều kiện bền mỏi được thỏa mãn

 Và do s = 3,71 nên ta không cần kiểm nghiệm trục theo độ cứng

Biểu đồ moment của trục III :

2 Tải trọng quy ước tác dụng lên ổ:

Với d=35 mm, theo bảng P2.12 [1], chọn ổ bi đỡ chặn cỡ nhẹ có kí hiệu 207, có C=20,1 kN; C0 = 13,9 kN

-Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ:

Chọn một trong hai giá trị lớn nhất:

Q0 = X0.Fr1 + Y0.Fa = 0,6.1766,69 + 0,5.0 = 1060,01N

Với d = 30 mm, theo bảng P2.12 [1], ta chọn ổ bi đở có kí hiệu 206, có C= 15,3 kN;

Lh = 3.200.3.8 = 14400 giờ

L = 60.311,69.14400106 = 269,30 triệu vòng quay

Khả năng tải trọng tính toán:

-Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ:

Chọn một trong hai giá trị lớn nhất:

C.Ổ lăn trên trục III:

Chỉ có lực hướng tâm, do đó ta chọn ổ bi đỡ 1 dãy cho gối đỡ

Với d = 35 mm, theo bảng P2.7 [1], chọn ổ cỡ nhẹ có kí hiệu 207, có C = 20,1 kN; C0

= 13,9 kN,

Ta có: Fa = 0 nên theo bảng 11.4 [1], chọn X = 1 và Y = 0

Q1 = (XVFr + YFa)KσKt = (1.1.2781,62 + 0.0).1,2.1 = 3337,94 N

-Kiểm tra khả năng tải tĩnh của ổ:

Chọn một trong hai giá trị lớn nhất:

Q0 = X0.Fr1 + Y0.Fa = 0,6.2781,62+ 0,5.0 = 1668,97 N

Với X0 = 0,6 và Y0 = 0,5 (bảng 11.6 [1])

Q0 = Fr1 = 2781,62 N

Ta thấy Q0 = 2781,62 N ¿ C0 = 13900 N do đó ổ được chọn thoải mãn điều kiện bềntĩnh.

PHẦN VI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VỎ HỘP

Chiều dày: Thân hộp,δ

Nắp hộp,δ1

δ =0,03a + 3 =0,03.160+3=7,8 mm (lấy a=160 ) chọn δ = 8 mm

δ1=0,9.δ=0,9.8= 7,2 mmGân tang cứng: Chiều dài e

Chiều cao h

Độ dốc

e = (0,8÷1)δ = (0,8÷1).8 = (6,4÷8) mmchọn e = 8 mm

h < 58 chọn h=50Khoãng 2o

Chiều dày bích thân hộp S3

 Chọn K2=38 mm

E2=1,6.d2=1,6.12=19,2 mm

R2 = 1,3d2 =1,2.12= 14,4 mmC=D3/2=107,2/2=53,6 mm

h xác định theo kết cấu, phụ thuộc tâm

lỗ bulong và kích thước mặt tựa

Dd xác định theo đường kính dao khoét

S1≈ (1,4÷1,7)d1=(1,4÷1,7).16

=(22,4÷27,2) mm

Giữa bánh răng với thành trong hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp

Giữa mặt bên các bánh răng với nhau

PHẦN VII TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT PHỤ

1. Vòng chắn dầu

Để ngăn mỡ trong bộ phận ổ với dầu trong hộp

2 Chốt định vị:

Để đảm bảo vị trí tương dối giữa nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như lắp ghép ta dùng chốt định vị hình côn d = 10mm; c=1,6; chiều dài l =50 mm tra bẳng 18-4b [3];

3. Cửa thăm:

Để kiểm tra quan sát các chi tiết trong hộp khi lắp ghép và để đổ dầu vào hợp

Nắp quan sát tra bảng 18.5 [3] ta lấy:

A

(mm)

B(mm)

K(mm)

R(mm) Vít

Số lươngvít

Chọn M30x2.Các thông số trong bảng 18.7 trang 93

6 Que thăm dầu:

Dùng kiểm tra dầu trong hộp giảm tốc.Vị trí lắp đặt nghiêng 300 so với mặt bên, kíchthước theo tiêu chuẩn

Các kích thước có trong hình vẽ

PHẦN VIII: DUNG SAI LẮP GHÉP

Dựa vào kết cấu và yêu cầu làm việc, chế độ tải của các chi tiết trong hộp giảm tốc

mà ta chọn các kiểu lắp ghép sau:

1 Dung sai và lắp ghép bánh răng:

Chịu tải vừa, thay đổi, va đập nhẹ ta chọn kiểu lắp trung H7/k6

2 Dung sai và lắp ghép ổ lăn:

Khi lắp ghép ổ lăn ta lưu ý:

- Lắp vòng trong lên trục theo hệ thống lỗ, lắp vòng ngoài vào vỏ theo hệ thốngtrục

- Để các vòng ổ không trơn trượt theo bề mặt trục hoặc lỗ hộp khi làm việc,cần chọn kiểu lắp trung gian có độ dôi cho các vòng quay

- Đối với các vòng không quay ta sử dung kiểu lắp có độ hở

Chính vì vậy mà khi lắp ổ lăn lên trục ta chọn mối ghép k6, còn khi lắp ổ lăn vào vỏthì ta chọn H7

3 Dung sai khi lắp vòng chắn dầu:

Chọn kiểu lắp trung gian H7/js6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

4 Dung sai khi lắp vòng lò xo( bạc chắn) trên trục tuỳ động:

Vì bạc chỉ có tác dụng chặn các chi tiết trên trục nên ta chọn chế độ lắp có độ hởH8/h7

5 Dung sai lắp then trên trục:

Theo chiều rộng chọn kiểu lắp trên trục là P9 và kiểu lắp trên bạc là D10

1. Bảng dung sai lắp ghép bánh răng

Mối lắp Sai lệch giới hạn trên (mm) Sai lệch giới hạn dưới (mm)

3. Bảng dung sai lắp ghép then

Kích thước

tiết diện then

bxh

Sai lệch giới hạn chiều rộng

rănh then Chiều sâu rănh thenTrên trục Trên bạc Sai lệch giới

hạn trên trục t1

Sai lệch giớihạn trên bạc t2

KẾT LUẬN

Qua thời gian làm đồ án môn học, em đã hiểu được thế nào là thiết kế một chi tiếtmáy, một cơ cấu và hệ dẫn động cơ khí Có kinh nghiệm về cách phân tích một côngviệc thiết kế, cách đặt vấn đề cho bài toán thiết kế

Môn học đã giúp em vận dụng những môn cơ sở ngành vào trong quá trình thựchiện đồ án như Vẽ Cơ Khí, Chi Tiết Máy, Sức Bền Vật Liệu Giúp em cũng cố kiếnthức của các môn cơ sở ngành và vận dụng nó vào thực tiển khi làm đồ án

Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của quý thầy cô khoa Cơ khí và sự hướngdẫn tận tình của cô giảng viên hướng dẫn đã luôn theo sát bài báo cáo của em trongsuốt quá trình thực hiện, cô đã tận tình chỉ bảo và sữa lỗi cho em những chổ sai để em

có một bài báo cáo đồ án được hoàn thiện hơn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Trịnh Chất – Lê Văn Uyển: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1 (Nhàxuất bản giáo dục, 2003)

2 Nguyễn Hữu Lộc: Cơ sở thiết kế máy Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP HồChí Minh, 2004

3 Trịnh Chất – Lê Văn Uyển: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 2 (Nhàxuất bản giáo dục, 2003)

4 Trần Hữu Quế: Vẽ kỹ thuật cơ khí, tập 1 và 2 Nhà xuất bản giáo dục, 2001