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

Bảng tổng hợp các thông số chính 17 CHƯƠNG 3: TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG 18 3.1.. Được sự phân công của bộ môn, em thực hiện thiết kế hệ thống dẫn động băng tải để ôn lại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Thông tin sinh viên Sinh viên 1 Sinh viên 2

Sinh viên thực hiện Trần Quốc Đạt Nguyễn Đình Hoàng

MỤC LỤC

ĐỀ BÀI 5

PHẦN 1 : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC 6

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC 6

1.1 Chọn động cơ điện 6

1.1.1 Công suất làm việc 6

1.1.2 Hiệu suất hệ dẫn động 6

1.1.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ 7

1.1.4 Số vòng quay trên trục công tác 7

1.1.5 Chọn tỷ số truyền sơ bộ 7

1.1.6 Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ 7

1.1.7 Chọn động cơ 7

1.2 Phân phối tỷ số truyền 8

1.3 Tính các thông số trên trục 8

1.3.1 Công suất 8

1.3.2 Số vòng quay 9

1.3.3 Moment xoắn 9

1.4 Bảng thông số 10

PHẦN 2: TÍNH THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN 11 CHƯƠNG 2: TÍNH BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 11

2.1 Đặc tính kỹ thuật, yêu cầu của bộ truyền đai thang 11

2.2 Thiết kế bộ truyền đai thang bằng inventor 11

2.3 Kết quả thiết kế 14

2.4 Bảng tổng hợp các thông số chính 17

CHƯƠNG 3: TÍNH BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG NGHIÊNG 18 3.1 Đặc tính kỹ thuật, yêu cầu của bộ truyền 18

3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ bằng inventor 18

3.3 Kết quả thiết kế 21

3.4 Hình 3D thể hiện bộ truyền bánh răng 23

3.5 Bảng tổng hợp các thông số chính 24

PHẦN 3: THIẾT KẾ TRỤC VÀ CHỌN Ổ LĂN 25

CHƯƠNG 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 Thiết kế trục 29

5.1.1 Sơ đồ các lực tác dụng lên trục 29

5.1.2 Xác định đường kính trục theo độ bền tĩnh 31

5.1.3 Tính toán, lựa chọn và kiểm nghiệm then 32

5.1.3.1 Then ở vị trí bánh răng 32

5.1.3.2 Then ở vị trí bánh đai 33

5.1.4 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi 34

5.1.4.1 Kiểm nghiệm tại tiết diện ổ lăn 36

5.1.4.2 Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp bánh răng 38

5.2 Tính toán, chọn và kiểm nghiệm ổ lăn 39

5.2.1 Tính toán, lựa chọn ổ lăn 39

5.2.2 Kiểm nghiệm ổ lăn 40

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

6.1 Thiết kế trục 44

6.1.1 Sơ đồ các lực tác dụng lên trục 44

6.1.2 Xác định đường kính trục theo độ bền tĩnh 46

6.1.3 Tính toán, lựa chọn và kiểm nghiệm then 47

6.1.3.1 Then ở vị trí bánh răng 47

6.1.3.2 Then ở vị trí khớp nối trục đàn hồi 48

6.1.4 Kiểm nghiệm trục theo độ bền mỏi 49

6.1.4.1 Kiểm nghiệm tại tiết diện ổ lăn 50

6.1.4.2 Kiểm nghiệm tại tiết diện lắp bánh răng 52

6.2 Tính toán, chọn và kiểm nghiệm ổ lăn 54

6.2.1 Xác định tải trọng tác động lên ổ lăn 54

6.2.2 Lựa chọn ổ lăn 55

6.2.3 Kiểm nghiệm ổ lăn 56

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

1 Vỏ hộp 59

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

3 Thông số que thăm dầu và nút tháo dầu 63

4 Các chi tiết liên quan khác 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)

Do vậy :

1.1.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ

P yc=P lv

0,9 ≈ 3,59 (kW )

1.1.4 Số vòng quay trên trục công tác

Với hệ dẫn động băng tải :

 Công suất động cơ P đc=4(kW)

380 (V)

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:

u ch=n đc

n lv=2880195.3≈ 14,75

 Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng là:

u br=u ch

u đ=14,753,15 ≈ 4,68

1.3 Tính các thông số trên trục

1.3.1 Công suất

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

 Công suất trên trục công tác:

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.

n1=n đc

n đ =28803,15 ≈ 914,29 (v/ ph)

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

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

α 1 ,min

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

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

chiều dài đai

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 , n , đc service factor)

Hình 2.2 Kết quả kiểm nghiệm đai

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

2.4 Bảng tổng hợp các thông số chính

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

Hệ số an toàn theo độ bền tiếp xúc

S H

3.2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ bằng Inventor

Yêu cầu chung cần đắp ứng :

- Các yêu cầu tại Bảng 3.1

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

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 toánđược

Hình 3.2 Chọn cấp chính xác

Hình 3.3 Cửa sổ Calculation kiểm tra độ bền

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

T t =k T =1,2 157895=189474(N mm)=189,474 (N m)

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 t =189,474 N m≤T cf kn =250 N m

d t =32mm ≤ d cf kn=32

.Kiểm nghiệm khớp nối

Ta kiểm nghiệm theo 2 điều kiện:

Điều kiện sức bền dập của vòng đàn hồi:

❑d= 2 k T

Z D0.d l c 3[ ❑d]

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

Do vậy, ứng suất sinh ra trên chốt:

 Trục I: d sb 1 ≥3

√ T I 0,2×[τ I]=

Hình Sơ đồ phác họa hộp giảm tốc

5.1.2 Xác định đường kính trục theo độ bền tĩnh

 Chọn vật liệu chế tạo trục là thép 45 tôi cải thiện có [σ] = 63Mpa (Tra bảng 10,5 Tr195[1])

 Tính chính xác lại đường kính trục

 Xét tiết diện tại 2:

 Xét tiết diện tại 3:

 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

d =d =18,99 nên ta chọn d =d =20 mm

 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=22mm

TI

[ ]C =(40÷60)MPa.

τ c=2 35096,09

22.40 6 =13,29<[ ]τ c

5.1.3.2 Then ở vị trí bánh đai:

 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=18 mm

τ c=2 35096,09

18.32.6 =20,31<[ ]τ c



 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:

suất tiếp tại tiết diện j :

công và độ nhẵn bề mặt cho trong bảng 10.8 trang 197 - “ Tính toán thiết kế hệ thống dẫn

mỏi

K

thuộc vào các loại yếu tố gây tập trung ứng suất

Vậy trục đảm bảo an toàn về độ bền mỏi.

5.2 Tính toán, chọn và kiểm nghiệm ổ lăn

5.2.1 Tính toán lựa chọn ổ lăn:

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)

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

Ta có L h=1 0 6

L /60 n I ⇒ L=60 n I L h

1 06 = 60.914,29.16000

1 06 =877,72 (Triệu vòng)Tải trọng quy ước:

Q XVF r YF k k a t d

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

X: Hệ số tải trọng hướng tâm

Tải trọng động quy ước trên các ổ:

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

TH2: F cùng chiều Fkn t

⇒ 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:

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 điềukiện:

s j= s σj × s τj

√s σj

2

+sτj2

suất tiếp tại tiết diện j :

sσj= σ−1

Kσ djσaj+ψσσmj

bề mặt, cơ tính vật liệu Ở đây ta không dùng các phương pháp tăng bền bề mặt, do đó

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

6.1.4.1 Kiểm nghiệm tại tiết diện ổ lăn:

σ mj=0

τ aj =τ mj= T j

2W oj= 157895

2.5301,44 =14,89 (Mpa)Ảnh hưởng của độ dôi:

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:

 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

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,

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

Vậy cả hai ổ lăn đều thỏa mãn khả năng tải động

Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

{X0=0,5

Y0=0 , 37 với X , Y – hệ số tải trọng hướng tâm và dọc trục 0 0

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

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

Nắp hộp, δ1

δ = 0,03a + 3 = 0,03.150 + 3 = 7.5(mm) Chọn δ = 8 (mm)

Khe hở giữa các chi tiết:

Giữa bánh răng với thành

trong hộp

Giữa đỉnh bánh răng lớn với

đáy hộp

Giữa mặt bên của các bánh

răng với nhau

Δ ≥ (1÷1,2)δ = (11,2).8 = (8÷9,6) chọn Δ = 10 (mm)

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

Q K

3.2 Que thăm dầu:

- Dùng que thăm dầu để kiểm tra mức dầu:

3

5 1

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 chọn vòng phớt cho trục vào và ra và tra bảng 15-17 trang 50 Tra theo đường kính bạc

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 trunggian 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

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

d 11

+300

-100-290Vòng chắn dầu –

D 8

k 6

+98+65

+15+2

k 6

+77+50

+12+1

+12+1

k 6

+210

+15+22

+15+2

0

k 6

+98+65

+15+2

k 6

+98+65

+15+2

k 6

+250

+18+2

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển: Tính toán Thiết kế Hệ dẫn động Cơ khí - Tập 1, NXB Giáo dục

[2] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển: Tính toán Thiết kế Hệ dẫn động Cơ khí - Tập 2, NXB Giáo dục

[3] Ninh Đức Tốn: Dung sai và lắp ghép, NXB Giáo dục