đồ án môn học chi tiết máy đầu đề thiết kế hệ dẫn động

Bảng tổng hợp các thông số chính 17CHƯƠNG 3: TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG 183.1.. Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động là: Chọn tỷ số truyền của bộ truyền đai: u đ =3,15 Tỷ số

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ

BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ RÔ BỐT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

ĐẦU ĐỀ: THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG

2.4 Bảng tổng hợp các thông số chính 17CHƯƠNG 3: TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG 183.1 Đặc tính kỹ thuật, yêu cầu của bộ truyền 183.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ bằng inventor 18

3.4 Hình 3D thể hiện bộ truyền bánh răng 233.5 Bảng tổng hợp các thông số chính 24PHẦN 3: THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN Ổ LĂN 25CHƯƠNG 4: LỰC TÁC DỤNG VÀ SƠ ĐỒ TÍNH CHUNG 25

CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ TRỤC, THEN, Ổ LĂN CHO CỤM TRỤC I 29

5.1.1 Sơ đồ các lực tác dụng lên trục 295.1.2 Xác định đường kính trục theo độ bền tĩnh 315.1.3 Tính toán, lựa chọn và kiểm nghiệm then 325.1.3.1 Then ở vị trí bánh răng 325.1.3.2 Then ở vị trí bánh đai 335.1.4 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi 345.1.4.1 Kiểm nghiệm tại tiết diện ổ lăn 365.1.4.2 Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp bánh răng 385.2 Tính toán, chọn và kiểm nghiệm ổ lăn 395.2.1 Tính toán, lựa chọn ổ lăn 39

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ TRỤC, THEN, Ổ LĂN CHO CỤM TRỤC II 44

6.1.1 Sơ đồ các lực tác dụng lên trục 446.1.2 Xác định đường kính trục theo độ bền tĩnh 466.1.3 Tính toán, lựa chọn và kiểm nghiệm then 476.1.3.1 Then ở vị trí bánh răng 476.1.3.2 Then ở vị trí khớp nối trục đàn hồi 486.1.4 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi 496.1.4.1 Kiểm nghiệm tại tiết diện ổ lăn 506.1.4.2 Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp bánh răng 526.2 Tính toán, chọn và kiểm nghiệm ổ lăn 546.2.1 Xác định tải trọng tác động lên ổ lăn 54

PHẦN 4: THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC 59

2 Các kết cấu liên quan đến chế tạo vỏ hộp 61

3 Thông số que thăm dầu và nút tháo dầu 63

5 Bảng kê kiểu lắp kèm dung sai và khe hở 67

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án chi tiết máy là một trong những đồ án quan trọng nhất của sinh viên ngành cơ khí Đồ

án thể hiện những kiến thức cơ bản của sinh viên về vẽ kĩ thuật, dung sai lắp ghép và cơ sở thiết kế máy,giúp sinh viên làm quen với cách thực hiện đồ án một cách khoa học và tạo cơ

sở cho các đồ án tiếp theo

Được sự phân công của bộ môn, em thực hiện thiết kế hệ thống dẫn động băng tải để ôn lại kiến thức và tổng hợp kiến thức đã học vào một hệ thống cơ khí hoàn chỉnh Tuy nhiên,

vì trình độ và khả năng có hạn nên chắc chắn có nhiều sai sót, rất mong nhận được những nhận xét quý báu của thầy

Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hải Sơn đã hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ

án này!

SVTH: Trần Quốc Đạt

Nguyễn Đình Hoàng

PHẦN 1 - TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC (CHỌN ĐỘNG CƠ, PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN)

Trong thực tế, băng tải được thiết hoặc chế tạo trước Sau đó mới thử nghiệm, tính toán để

xác định chính xác lực và vận tốc phù hợp với nhu cầu Với đồ án này, nhiệm vụ là chọn

động cơ và thiết kế bộ phận giảm tốc, do vậy khi tính toán không cần kể đến bộ phận băng

tải

Hiệu suất của hệ dẫn động như sau :

η =η br ×νη ôl2 ×νη đ ×νη kn

Tra bảng (2.3) [1] (trang 19) :

Hiệu suất bộ truyền đai

Hiệu suất bộ truyền bánh răng η br =

0,97

Hiệu suất một cặp ổ lăn

Hiệu suất khớp nối

Do vậy :

η kn =1

η ôl=0,99

η đ=0,95

download by : skknchat@gmail.com

1.1.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ

1.1.4 Số vòng quay trên trục công tác

Với hệ dẫn động băng tải :

Tỷ số truyền của bộ truyền đai u đ lấy theo dãy 2; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15

Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ u br

download by : skknchat@gmail.com

Công suất động cơ P đc =4 ( kW )

Vận tốc quay của đông cơ n đc =2880(vòng / phút)

Điện áp động cơ U đc =220

(V )

380

Dòng điện động cơ I đc =14,5 /8,3(A )

Hiệu suất của động cơ η đc=83,5 %

Hệ số công suất của động cơ cos φ=0,87

1.2 Phân phối tỷ số truyền

Ở phần trên, tỷ số truyền của hệ dẫn động được tính sơ bộ Sau khi chọn được động cơ, cần

phải tính và phân phối tỷ số truyền

Tỷ số truyền chung của hệ dẫn động là:

Chọn tỷ số truyền của bộ truyền đai: u đ =3,15

Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng là:

Công suất trên các trục được tính từ trục công tác ( trục làm việc )

Công suất trên trục công tác:

download by : skknchat@gmail.com

1.3.2 Số vòng quay

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

Số vòng quay trên trục động cơ n đc =2880(v / ph)

trong đó P i và n i là công suất và số vòng quay trên trục i

Momen xoắn trên trục động cơ:

download by : skknchat@gmail.com

Sau khi xác định được các thông số trên các trục, kết quả được tổng hợp trong bảng thông số dưới đây:

Động cơ Trục 1 Trục 2 Trục công tác

Tỷ số truyền u đ =3,15 u br =4,68 u kn=1

Công suất P (kW) 3,57 3,36 3,23 3,23

Số vòng quay n (v/ph) 2880 914,29 195,36 195,36Momen xoắn T (Nmm) 11838,02 35096 ,09 157895,68 157895,68

PHẦN 2 - THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG2.1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền đai

Bảng 2.1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền đai

Số vòng quay trên trục dẫn n đc v/ph 2880

Góc ôm tối thiểu trên bánh dẫn độ 120

α

1 ,minmin

2.2 Thiết kế bộ truyền đai thang bằng Inventor

Yêu cầu chung cần đáp ứng:

- Số đai z và góc ôm trên bánh dẫn thỏa mản yêu cầu Bảng 2.1

- Bộ truyền nhỏ nhất cỏ thể ( d

1 và a càng nhỏ càng tốt, nhưng d

1 min ) và

d1 ,mind2 lấy theo dãy tiêu chuẩn với sai lệch tỉ sổ truyền ít nhất so với yêu cầu

Trình bày các hình minh họa theo thứ tự dưới đây:

1) Cửa sổ Design thể hiện các tiết diện đai đã chọn, đường kính đaid1 và d2 , số đai z và chiều dài đai

download by : skknchat@gmail.com

Hình 2.1 Nhập tiết diện đai và thông số các bánh đai

2) Cửa sổ Calculation thể hiện các thông số đầu vào ( P đc ,min n đc ,minservice factor)

2.3 Kết quả thiết kế

1) Các cửa sổ Groove pully properties

Hình 2.3 Thông số đai bánh dẫn

Hình 2.4 Thông số đai bánh bị dẫn

2) Hình 3D thể hiện bộ truyền đai đã thiết kế

Hình 2.5 Mô hình 3D bộ truyền đai

download by : skknchat@gmail.com

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ

(răng nghiêng trái) 3.1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền

Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền bánh răng trụ

Loại bánh răng - <nghiêng trái >

Số vòng quay trục dẫn n1 v/ph 914,29

Hệ số an toàn theo độ bền tiếp xúc - 1,10 ÷1,15

S

H

Hệ số an toàn theo độ bền uốn S F - ≥1,75

3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ bằng Inventor

Yêu cầu chung cần đắp ứng :

- Các yêu cầu tại Bảng 3.1

- Khoảng cách trục phải là số nguyên chia hết cho 5 và nằm trong 120 ÷180 mm

- Mô đun nằm trong khoảng 1 % ÷ 2% khoảng cách trục

- Hệ số chiều rộng vành răng nằm trong khoảng 0,3 ÷ 0,4

Trình bày các hình minh họa theo thứ tự dưới đây:

1) Cửa sổ Design thể hiện tỉ số truyền yêu cầu, khoảng cách trục, chiều rộng vành răng,

mô đun và góc nghiêng

Hình 3.1 Nhập thông số thiết kế cửa sổ Design

2) Cửa sổ Calculation thể hiện được cấp chính xác đã chọn, công suất và số vòng quay

trục dẫn, vật liệu, thời hạn làm việc, hệ số an toàn mong muốn, hệ số an toàn tính toán được

Hình 3.2 Chọn cấp chính xác

Hình 3.3 Cửa sổ Calculation kiểm tra độ bền

3.3 Kết quả thiết kế

Các cửa sổ Gear dimensions cho thiết kế cuối cùng của các bánh răng

Hình 3.4 Kích thước bánh răng dẫn

3.4 Hình 3D thể hiện bộ truyền bánh răng đã thiết kế

Hình 3.6 Mô hình 3D bộ truyền bánh răng trụ

3.5 Bảng tổng hợp các thông số chính

Bảng 3.2 Bảng tổng hợp kết quả tính bộ truyền bánh răng trụ

PHẦN 3 – THIẾT KẾ TRỤC VÀ Ổ LĂN CHƯƠNG 4: LỰC TÁC DỤNG VÀ SƠ ĐỒ TÍNH CHUNG

k - Hệ số chế độ làm việc tra bảng 16-1/T58[2] lấy k = 1,2

Tra bảng 16-10a/T68[2] với điều kiện:

{T =189,474 N m≤ T cf =250 N m

250 32 140 65 165 110 56 105 6 3800 5 42 30 28 32

.Kiểm nghiệm khớp nối

Tra bảng 16-10b/T69[2] với:

Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện:

Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi:

[ d] -Ứng suất dập cho phép của vòng cao su: [ d] = (2 4) MPa Do

vậy ứng suất dập sinh ra trên vòng đàn hồi:

[ u] - Ứng suất uốn cho phép của chốt Ta lấy [ u] = (6080) MPa Do

vậy, ứng suất sinh ra trên chốt:

download by : skknchat@gmail.com

Hình Sơ đồ phác họa hộp giảm tốc

download by : skknchat@gmail.com

download by : skknchat@gmail.com

Chọn lại đường kính các đoạn trục:

Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ, căn cứ từ kết quả chính xác đường kính trục:

Đường kính lắp ổ lăn

Trên trục 1 then được lắp tại vị trí bánh răng (Vị£ trí 1)

Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng trụ: d11=

Với [ ] là ứng suất cắt cho phép do va đập nhẹ gây nên:

Trên trục 1 then được lắp tại vị trí bánh răng (Vị£ trí 3)

Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng trụ: d13 =

download by : skknchat@gmail.com

τ c= 2 35096,09

=20,31<[ τ c ] 18.32.6

Vậy tất cả các mối ghép then đều đảm bảo độ bền dập và độ bền cắt

5.1.4 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:

download by : skknchat@gmail.com

0 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

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 Ở đây ta không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt, do đó Ky = 1

download by : skknchat@gmail.com

download by : skknchat@gmail.com

download by : skknchat@gmail.com

download by : skknchat@gmail.com

Vậy trục đảm bảo an toàn về độ bền mỏi.

5.2 Tính toán, chọn và kiểm nghiệm ổ lăn

download by : skknchat@gmail.com

F a =F a1 =334,57 N

Theo bảng P2.12 [1] trang 263 ta chọn sơ bộ ổ đũa côn 7304

Kí hiệu: 7304 (ổ đũa côn)

⇒Hệ số e=1,5 tan α =1,5 tan( 11,17 °)=0,30

5.2.2 Kiểm nghiệm ổ lăn:

Theo công thức: Cd Q m L

.Trong đó:

Q- là tải trọng động quy ước kN

L- là tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay

m- là bậc đường cong mỏi khi thử về ổ lăn, m = 10/3 với ổ đũa côn

V: là hệ số ảnh hưởng đến vòng nào quay, khi vòng trong quay V=1

kt: là hệ số ảnh hưởng đến nhiệt độ,ở đây chọn kt =1 do t < 1000C

k : là hệ số ảnh hưởng đến đặc tính tải trọng

download by : skknchat@gmail.com

X: Hệ số tải trọng hướng tâm

Tải trọng động quy ước trên các ổ:

theo công thức: 221 ta có: Qt ≤ C0trong đó:

Qt: tải trọng tĩnh quy ước kN

Qt = 1,56 kN < C0= 16,6 kN thỏa mãn điều kiện bền.

Vậy ổ thỏa mãn điều kiện bền khi chịu tải trọng động và tải trọng tĩnh

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ TRỤC, THEN, Ổ LĂN CHO CỤM TRỤC II

download by : skknchat@gmail.com

TH2: Fkn cùng chiều Ft

download by : skknchat@gmail.com

Trên trục II then được lắp tại bánh răng (vị trí B)

Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng trụ: d2=

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

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

6.1.3.2 Then ở vị trí khớp nối trục đàn hồi:

Trên trục I then được lắp tại ổ lăn (vị trí A,C )

Then lắp trên trục vị trí lắp bánh răng trụ: d3=28 m

Chọn then bằng, tra bảng B9.1a Tr173[1] ta được:

m

{b=8 mm h=7 mm

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

6.1.4 Kiểm nghiệm về độ bền mỏi:

a) Kiểm nghiệm độ bền mỏi trục II

Độ bền của trục được đảm bảo nếu hệ số an toàn tại các tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều

download by : skknchat@gmail.com

Kx - hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt, phụ thuộc vào phương pháp gia công

và độ nhẵn bề mặt cho trong bảng 10.8 Tr 197 [1], lấy Kx = 1, 1

download by : skknchat@gmail.com

download by : skknchat@gmail.com

download by : skknchat@gmail.com

download by : skknchat@gmail.com

download by : skknchat@gmail.com

6.2 Tính toán lựa chọn ổ lăn:

6.2.1 Xác định tải trọng tác động lên ổ lăn:

Tải trọng hướng tâm tác dụng lên 2 ổ:

Tra bảng P2.11Tr262[1] với d=30 mm ta được:

Chọn loại ổ lăn sơ bộ là ổ đỡ lăn cỡ trung hẹp

6.2.3 Kiểm nghiệm ổ lăn:

Kiểm tra khả năng tải động

Khả năng tải động Cd được tính theo công thức(trang214):

C d =Q √m L

Trong đó:

m – là bậc của đường cong mỏi, với ổ bi m = 3

L – tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay,

L=60 n L h 10−6=60.195,36 16000 10−6=187,55

Lh – tuổi thọ của ổ tính bằng giờ, Lh = (10…25)103 giờ chọn Lh = 16000 giờ

Q – tải trọng động quy ước, kN được xác định bằng công thức:

download by : skknchat@gmail.com

PHẦN 4: THIẾT KẾ VỎ HỘP VÀ CÁC CHI TIẾT KHÁC

Các kích thước của các phần tử cấu tạo nên hộp giảm tốc đúc :

Chiều dày: Thân hộp, δ δ = 0,03a + 3 = 0,03.150 + 3 = 7.5(mm)

Nắp hộp, δ1

Chọn δ = 8 (mm)

δ1 = 0,9.δ = 0,9 8 = 7,2(mm) chọn δ1 = 8 (mm)Gân tăng cứng: Chiều dày, e e = (0,8÷1)δ = 6,4÷ 8 mm Chọn e = 8 (mm)

Chiều cao, h h < 58 mm = 40

Độ dốc khoảng 20Đường kính:

Bulông nền, d1 d1 > 0,04a + 10 = 0,04.150 + 10 = 16(mm)

Chọn d1 = 16 (mm) => M16Bulông cạnh ổ, d2 d2 = (0,7÷0,8)d1 = 11,2÷12,8mm

Chọn d2 = 12(mm) => M12Bulông ghép bích, d3 d3 = (0,8÷0,9)d2 = 9,6÷10,8mm

Vít ghép nắp ổ, d4

Chọn d3 = 10 (mm) => M10

d4 = (0,6÷0,7)d2 = 7,2÷8,4Vít ghép nắp của thăm, d5 chọn d4 = 8(mm)

d5 = (0,5÷0,6)d2 = 6÷7,2 chọn d2 = 6 (mm)Mặt bích ghép nắp và thân:

Chiều dày bích thân hộp, S3 S3 = (1,4÷1,8)d3 = 14÷18 mm chọn S3 = 15(mm)Chiều dày bích nắp hộp, S4 S4 = (0,9÷1)S3 = 13,5÷15 mm chọn S4 = 15(mm)Chiều rộng bích nắp và thân, K3 K3 = K2 - (3÷5) = 34÷32 mm chọn K3 = 34(mm)

Kích thước gối trục: Tra bảng 18.2 Tr89[2]

Đường kính ngoài và tâm lỗ vít, Trục I: D= 52, D2 = 65 (mm), D3 = 80(mm)

Giữa mặt bên của các bánh Δ2 ≥ δ = 8 chọn Δ2 = 8 (mm)

răng với nhau

Số lượng bulông nền, Z L B

L: chiều dài vở hộp Z = 200 300

B:chiều rộng vỏ hộp

Chọn Z = 4

2 Các kết cấu liên quan đến chế tạo vỏ hộp

Đảm bảo vị trì tương đối của nắp và thân trước và sau khi gia công cũng như khi nắp

ghép,khi xiết bu lông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ

{¿ d=5(mm)

Chọn chốt định vị là chốt côn ¿ c=0.8

page 61

Khi làm việc nhiệt độ trong hộp tăng lên để giảm áp suất và điều hòa không khí bên trong và

bên ngoài hộp ta dùng nút thông hơi nắp trên cửa thăm

A B

M27x 15 30 15 45 36 32 6 4 10 8 22 6 32 18 36 32 2

3 Thông số que thăm dầu và nút tháo dầu:

3.1 Nút tháo dầu:

Sau thời gian làm việc dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn của biến chất cần phải thay dầu

mới,để tháo dầu cũ ra thì đáy hộp có lỗ thoát dầu được bịt kín bằng nút tháo dầu

Chọn nút tháo dầu tra bảng 18-7[2](trang 93)

3.2 Que thăm dầu:

- Dùng que thăm dầu để kiểm tra mức dầu:

3

30

4 Các chi tiết liên quan khác:

Lót kín bộ phận ổ nhằm mục đích bảo vệ ổ khỏi bụi bặm, chất bẩn, hạt cứng và các tạp chất khác xâm nhập vào ổ, đề phòng mỡ chảy ra ngoài

Vòng phớt được dùng để lót kín và là chi tiết được dùng khá rộng rãi do có kết cấu đơn giản, thay thế dễ dàng nhưng chóng mòn và ma sát lớn khi bề mặt có độ nhám cao Ta chỉ cần chọnvòng phớt cho trục vào và ra và tra bảng 15-17 trang 50 Tra theo đường kính bạc

ta

l = 50(mm)

5 Bảng kê kiểu lắp kèm dung sai và khe hở/độ dôi của các mối ghép các chi tiết trên trục và lắp với vỏ hộp:

+ Dung sai lắp ghép bánh răng

Làm việc êm không yêu cầu tháo nắp thường xuyên ta chọn kiểu lắp trung gian H7/k6

+ Dung sai lắp bạc lót trục

Chọn kiểu lắp trung gian D8/k6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

+ Dung sai và lắp ghép ổ lăn

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

Đối với các vòng không quay ta sử dụng kiểu lắp có độ dôi hở

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

+ Dung sai lắp ghép nắp ổ lăn

Chọn kiểu lắp H7/d11 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

+ Dung sai khi lắp vòng chắn dầu

Chọn kiểu lắp trung gian D10/k6 để thuận tiện cho quá trình tháo lắp

+ Dung sai lắp then trên trục

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

+15+2+30

0