ĐỒ án môn học CHI TIẾT máy đầu đề THIẾT kế hệ dẫn ĐỘNG

5 Chương II Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang .... 16 Chương III Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ .... 17 2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ bằng Inventor ..... Trong chương trình đ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Thông tin sinh viên Sinh viên 1 Sinh viên 2

Sinh viên thực hiện Đỗ Minh Quý Nguyễn Văn Minh

HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ

BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ RÔBỐT

Số liệu cho trước:

2 Vận tốc băng tải: v = 1.23 (m/s)

3 Đường kính tang dẫn băng tải: D = 300 (mm)

4 Thời hạn phục vụ: Lh = 15000 (giờ)

6 Góc nghiêng bố trí bộ truyền ngoài @ = 135 (độ)

7 Đặc tính làm việc: Va đập nhẹ

Bánh răng chủ động:

Nghiêng trái

Khối lượng thiết kế:

01 bản thuyết minh

01 bản vẽ lắp hộp giảm tốc - khổ A0

01 bộ bản vẽ chế tạo các chi tiết cụm trục 1+2 (A4 hoặc A3, đóng vào thuyết minh).

Sinh viên thiết kế #1: Đỗ Minh Quý-20185083

Sinh viên thiết kế #2: Nguyễn Văn Minh-20185016

Giáo viên hướng dẫn: Trịnh Đồng Tính

Ghi chú: Sinh viên #1 tính và vẽ các chi tiết cụm trục 1, sinh viên #2 - cụm trục 2.

MỤC LỤC

MỤC LỤC 4

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương I Tính động học 2

1 Chọn động cơ điện 2

1.1 Công suất làm việc 2

1.2 Hiệu suất hệ dẫn động 2

1.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ 2

1.4 Số vòng quay trên trục công tác 3

1.5 Chọn tỷ số truyền sơ bộ 3

1.6 Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ 3

1.7 Chọn động cơ 3

2 Phân phối tỷ số truyền 3

3 Tính thông số trên các trục 4

3.1 Công suất 4

3.2 Số vòng quay 4

3.3 Momen xoắn 5

3.4 Bảng thông số động học 5

Chương II Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang 6

1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền đai 6

2 Chọn tiết diện đai 7

3 Thiết kế bộ truyền đai thang bằng Inventor 7

4 Kết quả thiết kế 10

V-Belts Component Generator (Version: 2020 (Build 240168000, 168)) 13

Project Info 14

Belt Properties 14

Grooved Pulley 1 Properties 14

Grooved Pulley 2 Properties 15

Strength check 16

Summary of Messages 16

Chương III Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ 17

1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền 17

2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ bằng Inventor 17

3 Kết quả thiết kế 19

Project Info 22

Loads 24

Material 25

Strength Calculation 25

Summary of Messages 26

Chương IV Tính trục, then, ổ lăn và khớp nối 26

1 Tính chọn khớp nối 26

2 Tính sơ bộ trục: 28

2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục: 28

2.2 Tính sơ bộ đường kính trục 28

2.3 Xác định lực từ các chi tiết, bộ truyền tác dụng lên trục (kèm sơ đồ đặt lực chung 29

Chương V Thiết kế trục, then, ổ lăn cho cụm trục 1 30

1 Thiết kê trục 30

1.1 Sơ đồ lực tác dụng lên trục 30

1.2 Phác thảo kết cấu trục 31

1.3 Tính trục bằng inventor 31

Shaft Component Generator (Version: 2020 (Build 240168000, 168)) Error! Bookmark not defined Project Info Error! Bookmark not defined Calculation Error! Bookmark not defined 2 Tính toán lựa chọn then 46

2.1 Then Trái 46

2.2 Then phải 48

Chương VI Thiết kế trục, then, ổ lăn cho cụm trục 2 52

1 Thiết kế trục 52

1.1 Sơ đồ lực tác dụng lên trục 52

1.2 Phác thảo kết cấu trục 52

1.3 Tính trục bằng inventor 53

Shaft Component Generator (Version: 2020 (Build 240168000, 168)) Error! Bookmark not defined Project Info Error! Bookmark not defined Calculation Error! Bookmark not defined

2 Tính toán lựa chọn then Error! Bookmark not defined 2.1 Then trái Error! Bookmark not defined

240168000, 168)) Error! Bookmark not defined Project Info Error! Bookmark not defined Guide Error! Bookmark not defined Loads Error! Bookmark not defined

Results Error! Bookmark not defined Summary of Messages Error! Bookmark not defined 2.2 Then phải Error! Bookmark not defined Parallel Key Component Generator (Version: 2020 (Build 240168000, 168)) Error! Bookmark not defined

Project Info Error! Bookmark not defined Guide Error! Bookmark not defined Loads Error! Bookmark not defined Dimensions Error! Bookmark not defined Joint Properties Error! Bookmark not defined Material Error! Bookmark not defined Results Error! Bookmark not defined Summary of Messages Error! Bookmark not defined

3 Tính toán lựa chọn ổ lăn 71

Bearing Component Generator (Version: 2020 (Build 240168000, 168)) Error! Bookmark not defined Project Info Error! Bookmark not defined Guide Error! Bookmark not defined Loads Error! Bookmark not defined Bearing Error! Bookmark not defined Bearing Life Calculation Error! Bookmark not defined Lubrication Error! Bookmark not defined Results Error! Bookmark not defined Chương VII Thiết kế vỏ hộp 73

1 Kết cấu các chi tiết 75

2 Bôi trơn hộp giảm tốc 79

3 Bảng thống kê các kiểu lắp và dung sai: 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 82

LỜI NÓI ĐẦU

Đồ án môn học chi tiết máy là một môn học rất cần thiết cho sinh viên nghành

cơ khí nói chung để giải quyết một vấn đề tổng hợp về công nghệ cơ khí, chế tạo máy Mục đích là giúp sinh viên hệ thống lại những kiến thức đã học, nghiên cứu và làm quen với công việc thiết kế chế tạo trong thực tế sản xuất cơ khí hiện nay

Trong chương trình đào tạo cho sinh viên, nhà trường đã tạo điều kiện cho

chúng em được tiếp xúc và làm quen với việc nghiên cứu : “ thiết kế hệ thống dẫn

động băng tải” Do lần đầu tiên làm quen thiết kế với khối lượng kiến thức tổng

hợp, còn có những mảng chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng, song bài làm của em không thể tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô, giúp em có được những kiến thức thật cần thiết để sau này ra trường có thể ứng dụng trong công việc cụ thể của sản xuất

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô trong bộ môn và đặc biệt

là thầy Trịnh Đồng Tính đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành nhiệm vụ của mình

Em xin chân thành cảm ơn !

Chương I Tính động học

❖ Dữ liệu cho trước

• Thiết kế băng tải

- Lực kéo băng tải: F = 2730(N)

- Vận tốc băng tải: v = 1.23 (m/s)

- Đường kính tang: D = 300(mm)

1 Chọn động cơ điện

1.1 Công suất làm việc

Theo công thức 2.11_[1]_trang 20:

Tra bảng 2.3_[1]_trang 19:

- Hiệu suất bộ truyền đai: 𝜂𝑑= 0,96

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

- Hiệu suất ổ lăn: 𝜂𝑜𝑙= 0,995

- Hiệu suất khớp nối: 𝜂𝑘𝑛= 0,99 Vậy: 𝜂 = 𝜂𝑏𝑟 𝜂𝑜𝑙3 𝜂𝑑 𝜂𝑘𝑛= 0,98.0,995.0,995.0,995.0,96.0,99= 0,93

1.3 Công suất cần thiết trên trục động cơ

Theo công thức 2.8_[1]_trang 19:

𝑃𝑦𝑐 = 𝑃𝑙𝑣

𝜂 = 3.3579

0,93 = 3.61 ( kW)

1.4 Số vòng quay trên trục công tác

Với hệ dẫn động băng tải, theo công thức 2.16_[1]_trang 21:

𝑛𝑙𝑣 = 60000×𝑉

𝜋×𝐷 = 60000×1.23

𝜋×300 = 78.30 (vòng/phút)

1.5 Chọn tỷ số truyền sơ bộ

Chọn sơ bộ theo bảng 2.4_[1]_trang 21:

- Tỷ số truyền của bộ truyền đai: 𝑢𝑑 = 2 ÷ 4

- Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ: 𝑢𝑏𝑟 = 3 ÷ 5

Theo công thức 2.15_[1]_trang 21, tỷ số truyền sơ bộ:

𝑈𝑏𝑟 = 𝑢𝑑× 𝑢𝑏𝑟 = (2 ÷ 4) × (3 ÷ 5) = (6 ÷ 20)

1.6 Số vòng quay sơ bộ trên trục động cơ

Theo công thức 2.18_[1]_trang 21

Tỷ số truyền chung cho hệ dẫn động:

𝑢𝑐ℎ = 𝑛đ𝑐

𝑛𝑙𝑣 = 945

78.30 = 12,07 (1.4) Chọn tỷ số truyền của bộ truyền đai là: 𝑢𝑑 = 2,8

Số vòng quay trên trục II:

Trong đó: 𝑃𝑖và 𝑛𝑖là công suất và số vòng quay trên trục 𝑖

Momen xoắn trên trục động cơ:

Momen xoắn trên trục II:

𝑇2=9,55.10

6 𝑃2

𝑛2 =9,55.10

6 ×3,4089 78,30 = 415772 (N.mm)

Momen xoắn trên trục công tác:

𝑇𝑙𝑣 =9,55.106.𝑃𝑙𝑣

𝑛𝑙𝑣,𝑡 =9,55.10

6 ×3,3579 78,30 = 409552 (𝑁 𝑚𝑚)

3.4 Bảng thông số động học

Chương II Tính toán thiết kế bộ truyền đai thang

1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền đai

Góc ôm tối thiểu trên bánh dẫn

Yêu cầu khác (nếu có)

2 Chọn tiết diện đai

Tiết diện đai A

3 Thiết kế bộ truyền đai thang bằng Inventor

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

Hình 2.2 Cửa sổ Calculation (Design Number of Belts)

Hình 2.3 Cửa sổ Calculation (Strength check)

4 Kết quả thiết kế

Hình 2.4 Thông số bánh đai dẫn

Hình 2.5 Thông số bánh đai bị dẫn

Hình 2.6 Mô hình 3D bộ truyền đai

Bảng 2.2 Bảng tổng hợp kết quả tính bộ truyền đai thang

Bảng báo cáo thiết kế dạng html

V-Belts Component Generator (Version: 2020 (Build 240168000, 168))

Length correction factor c 3 0.980 ul

External line offset H w 4.156 mm

Pitch line offset a 0.000 mm

Minimum recommended pulley datum diameter D wmin 112.000 mm

Maximum flex frequency f max 60.000 Hz

Maximum belt speed v max 30.000 mps

Base power rating P RB 2.776 kW

Grooved Pulley 1 Properties

Display name Grooved Pulley

Distance from edge S e 12.500 mm

Distance between grooves S g 19.000 mm

Resultant axle load F r 832.604 N

Static tensioning force F v 822.918 N

Friction factor f g 0.350 ul

Grooved Pulley 2 Properties

Display name Grooved Pulley

Distance from edge S e 12.500 mm

Distance between grooves S g 19.000 mm

Power ratio P x 1.000 ul

Resultant axle load F r 832.604 N

Static tensioning force F v 822.918 N

Resultant service factor c PR 1.968 ul

Length correction factor c 3 0.980 ul

Number of belts correction factor c 4 0.950 ul

Number of pulleys correction factor c 5 1.000 ul

Modify friction with speed factor f mod 0.012 s/m

Tension factor k 1 1.300 ul

Belt Speed v 7.917 mps

Belt flex frequency f b 7.750 Hz

Number of belts required z er 2.286 ul

Effective pull F p 455.992 N

Centrifugal force F c 31.965 N

Belt installation tension F t 142.769 N

Maximum tension in belt span F tmax 218.767 N

Summary of Messages

10:50:12 PM Calculation: Belt tension is computed with respect to Pulley 1.

10:50:12 PM Calculation: Calculation indicates design compliance!

Chương III Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ

1 Đặc tính kỹ thuật yêu cầu của bộ truyền

Loại bánh răng (thẳng/nghiêng/chữ

Hệ số an toàn theo độ bền tiếp xúc

SH

1,10-1,15

Yêu cầu khác (nếu có)3

2 Thiết kế bộ truyền bánh răng trụ bằng Inventor

1) Cửa sổ Design

Hình 3.1 Nhập thông số thiết kế cửa sổ Design

2 Cửa sổ Calculation

Hình 3.2 Chọn cấp chính xác

Hình 3.3 Cửa sổ Calculation sau khi đã điều chỉnh thiết kế đạt yêu cầu đặt ra

3 Kết quả thiết kế

Hình 3.4 Kích thước bánh răng dẫn

Hình 3.5 Kích thước bánh răng bị dẫn

Hình 3.6 Mô hình 3D bộ truyền bánh răng trụ

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

Design Guide - Number of Teeth

Unit Corrections Guide - User

Type of Load Calculation - Torque calculation for the specified power and speed

Type of Strength Calculation - Check Calculation

Method of Strength Calculation - DIN 3990:1988

Common Parameters

Gear Ratio i 4.1905 ul

Desired Gear Ratio i in 4.3100 ul

Helix Angle β 17.4940 deg

Pressure Angle α 20.0000 deg

Center Distance a w 200.000 mm

Product Center Distance a 200.000 mm

Total Unit Correction Σx -0.0001 ul

Circular Pitch p 10.996 mm

Base Circular Pitch p tb 10.771 mm

Operating Pressure Angle α w 19.9997 deg

Tangential Pressure Angle α t 20.8879 deg

Tangential Operating Pressure Angle α tw 20.8876 deg

Base Helix Angle β b 16.4081 deg

Limit Deviation of Axis Parallelity f x 0.0180 mm

Limit Deviation of Axis Parallelity f y 0.0090 mm

Base Circle Diameter d b 72.000 mm 301.713 mm

Work Pitch Diameter d w 77.064 mm 322.936 mm

Chordal Dimension W 27.967 mm -0.038 mm

-0.094 mm 122.803 mm

-0.070 mm -0.165 mm Chordal Dimension Teeth z w 3.000 ul 12.000 ul

Dimension Over (Between) Wires M 87.313 mm -0.100 mm

-0.195 mm 328.521 mm

-0.235 mm -0.460 mm Wire Diameter d M 6.000 mm 6.000 mm

Limit Deviation of Helix Angle F β 0.0180 mm 0.0180 mm

Limit Circumferential Run-out F r 0.0280 mm 0.0360 mm

Limit Deviation of Axial Pitch f pt 0.0100 mm 0.0120 mm

Limit Deviation of Basic Pitch f pb 0.0095 mm 0.0110 mm

Virtual Number of Teeth z v 23.928 ul 100.268 ul

Virtual Pitch Diameter d n 83.747 mm 350.939 mm

Virtual Outside Diameter d an 93.547 mm 355.138 mm

Virtual Base Circle Diameter d bn 78.696 mm 329.775 mm

Unit Correction without Tapering x z 0.3975 ul -1.7392 ul

Unit Correction without Undercut x p -0.3798 ul -4.8449 ul

Unit Correction Allowed Undercut x d -0.5497 ul -5.0148 ul

Addendum Truncation k 0.0000 ul 0.0000 ul

Unit Outside Tooth Thickness s a 0.5486 ul 0.8330 ul

Tip Pressure Angle α a 33.5217 deg 21.9317 deg

Loads

Gear 1 Gear 2 Power P 3.496 kW 3.426 kW

Material

Gear 1 Gear 2 DIN GS - 17CrMoV5 11 DIN GS - 17CrMoV5 11 Ultimate Tensile Strength S u 800 MPa 800 MPa

Modulus of Elasticity E 206000 MPa 206000 MPa Poisson's Ratio μ 0.300 ul 0.300 ul Bending Fatigue Limit σ Flim 414.0 MPa 414.0 MPa Contact Fatigue Limit σ Hlim 610.0 MPa 610.0 MPa Hardness in Tooth Core JHV 210 ul 210 ul

Hardness in Tooth Side VHV 600 ul 600 ul

Base Number of Load Cycles in Bending N Flim 3000000 ul 3000000 ul Base Number of Load Cycles in Contact N Hlim 50000000 ul 50000000 ul W?hler Curve Exponent for Bending q F 6.0 ul 6.0 ul

W?hler Curve Exponent for Contact q H 10.0 ul 10.0 ul

Strength Calculation

Factors of Additional Load

Application Factor K A 1.200 ul

Dynamic Factor K Hv 1.040 ul 1.040 ul

Face Load Factor K Hβ 1.394 ul 1.298 ul

Transverse Load Factor K Hα 1.409 ul 1.409 ul

One-time Overloading Factor K AS 1.000 ul

Factors for Contact

Elasticity Factor Z E 189.812 ul

Zone Factor Z H 2.387 ul

Contact Ratio Factor Z ε 0.816 ul

Single Pair Tooth Contact Factor Z B 1.000 ul 1.000 ul

Factors for Bending

Form Factor Y Fa 2.237 ul 2.305 ul

Stress Correction Factor Y Sa 1.798 ul 1.727 ul

Teeth with Grinding Notches Factor Y Sag 1.000 ul 1.000 ul

Helix Angle Factor Y β 0.857 ul

Contact Ratio Factor Y ε 0.711 ul

Alternating Load Factor Y A 1.000 ul 1.000 ul

Production Technology Factor Y T 1.000 ul 1.000 ul

Factor of Safety from Pitting S H 1.133 ul 1.133 ul

Factor of Safety from Tooth Breakage S F 7.363 ul 6.844 ul

Static Safety in Contact S Hst 3.274 ul 3.274 ul

Static Safety in Bending S Fst 17.028 ul 15.930 ul

Check Calculation Positive

Summary of Messages

3:46:14 AM Calculation: Calculation indicates design compliance!

Chương IV Tính trục, then, ổ lăn và khớp nối

1 Tính chọn khớp nối

Thông số đầu vào: T = TII = 415772 (Nmm)

Chọn khớp nối sử dụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục

Điều kiện: { 𝑇𝑡 ≤ 𝑇𝑘𝑛.

𝑑𝑡 ≤ 𝑑𝑘𝑛. Trong đó:

Momen xoắn tính toán: Tt = k T

Đường kính trục cần nối: dt = dsb = √ 𝑇𝐼𝐼

0,2.[𝜏]

3

• Kiểm nghiệm khớp nối

a Kiểm nghiệm sức bền dập vòng đàn hồi

𝜎𝑢 = 𝑘𝑇𝐼𝐼 𝑙0

0,1.𝑑𝑐3𝐷𝑜.𝑍 ≤ [𝜎𝑢] [𝜎𝑢] = (60 ÷ 80) MPa Chọn [𝜎𝑢] = 75 (MPa)

𝑑2 ≥ √ 𝑇2

0.2[𝜏2]

3

= √ 415772 0.2 × 20

3

= 47,02 𝑚𝑚 (Với [𝜏2] = 20 𝑀𝑃𝑎) Chọn 𝑑2 = 50 𝑚𝑚

Theo bảng 10.2 [1]

189 chọn chiều rộng ổ lăn : { 𝑏01 = 21(𝑚𝑚)

𝑏02 = 27 (𝑚𝑚)

2.3 Xác định lực từ các chi tiết, bộ truyền tác dụng lên trục (kèm sơ đồ đặt lực chung

Lực từ bộ truyền đai tác dụng lên trục :

Fy21

Lực từ khớp nối tác dụng lên trục :

Fk =(0,2-0,3).FtVới 𝐹𝑡 = 2𝑇𝐼𝐼

Fa1

x11

3 Bánh răng, bánh vít

…

Material Steel, nickel

Modulus of Elasticity E 205000 MPa

Modulus of Rigidity G 80000 MPa

ex Location

Radial Force Bending Moment Continuous Load

Axial Forc

Y X Size Direction Y X Size ction Y X Dire Siz

e

Dire ction Length Y X Size Direction

4.9

93 mic rom

6.6

02 mic rom

49.1

4 deg

0.00 deg

4.9

93 mic rom

6.6

02 mic rom

49.1

4 deg

0.00 deg

3 75 mm

2567 120

-N

2567 120

N

270.

00 deg

4.3

19 mic rom

4.9

93 mic rom

6.6

02 mic rom

49.1

4 deg

0.00 deg

4.9

93 mic rom

6.6

02 mic rom

49.1

4 deg

0.00 deg

107.

-900

N m

4.3

19 mic rom

4.9

93 mic rom

6.6

02 mic rom

49.1

4 deg

0.00 deg

-320 mic rom

0.4

81 mic rom

11.

330 mic rom

177.

57 deg

0.01 deg

7 195 mm

588.

11.

-320 mic rom

0.4

81 mic rom

11.

330 mic rom

177.

57 deg

0.01 deg

900

N m

11.

-320 mic rom

0.4

81 mic rom

11.

330 mic rom

177.

57 deg

0.01 deg

Y X Size Direction Force Axial Y X Size Direction

1 Fixe 10.5 - - 1134.2 245.27 809.1 Use - - 0.000 180.00 0.01