ĐỒ án THIẾT kế CHI TIẾT máy đề tài THIẾT kế hệ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG cơ KHÍ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY Đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ SVTH Phạm Văn Tây MSSV 1900008932 GVHD Đồng Văn Keo TP Hồ Chí Minh, 120.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY

Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

SVTH: Phạm Văn Tây MSSV: 1900008932 GVHD: Đồng Văn Keo

TP Hồ Chí Minh, 1/2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

KHOA

KỸ THUẬT−¿CÔNG NGHỆ



ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

Phương án 18

BẢNG SỐ LIỆU PHƯƠNG ÁN THỰ HIỆN

 Số liệu ban đầu:

ca làm việc 8 giờ).

Inventor Professional.

- Bộ truyền đai tính theo tiêu chuẩn DIN 2215, chọn trước d 1 = 180 mm,

3,8 kW, k 1 = 1,2.

Phương án P 3 (kW) u 1 u 2 u 3

NỘI DUNG THUYẾT MINH:

1 Tìm hiểu hệ thống truyền động.

2 Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền cho hệ thống truyền động.

3 Tính toán thiết kế các chi tiết máy:

Tính toán thiết kế bộ truyền ngoài

Tính toán thiết kế các bộ truyền trong hộp giảm tốc

Tính toán thiết kế trục và then

Chọn ổ lăn và khớp nối

Thiết kế vỏ hộp giảm tốc

4 Chọn dầu bôi trơn, bảng dung sai lắp ghép.

5 Tài liệu tham khảo.

Tổng quan về đề tài.

Đồ án thiết kế máy là nội dung không thể thiếu với chương trình đào tạo kĩ

sư cơ khí nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ sở về kết cấu máy và các quá trình cơ bản khi thiết kế máy Trong quá trình học môn Thiết kế máy

em đã được làm quen với những kiến thức cơ bản về kết cấu máy, các bộ phận

của máy và các tính năng cơ bản của các chi tiết máy thường gặp Đồ án Thiết

kế máy giúp em hệ thống lại các kiến thức đã học và tìm hiểu sâu hơn về nó Thông qua việc hoàn thiện đồ án, em có thể áp dụng được các kiến thức từ các môn học như Truyền động cơ khí, Sức bền vật liệu, Vẽ kỹ thuật, Vẽ kỹ thuật cơ khí, Kỹ thuật đo cơ khí,…

Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động nhờ sự ăn khớp trực tiếp giữa các bánh răng Hộp giảm tốc dùng để giảm vận tốc góc và tăng momen xoắn, hộp giảm tốc là bộ phận trung gian giữa động cơ và máy công tác

Đề tài được giao là Thiết kế hộp giảm tốc hai cấp khai triển dẫn động tời kéo Dùng hộp giảm tốc hai cấp khai triển bánh răng trụ, dẫn động bằng động

cơ điện và có kết hợp với bộ truyền ngoài (bộ truyền đai)

Trong quá trình làm em đã tìm hiểu các nội dung sau:

- Cách chọn động cơ điện cho hộp giảm tốc

- Cách phân phối tỉ số truyền cho các cấp trong hộp giảm tốc

- Cách thiết kế các bộ truyền trong và ngoài của hộp giảm tốc

- Các chỉ tiêu tính toán và các thông số cơ bản của hộp giảm tốc

- Các chỉ tiêu tính toán, chế tạo bánh răng và trục

- Cách xác định thông số của then

- Kết cấu, công dụng và cách xác định các thông số cơ bản của hộp giảm tốc

- Cách tính toán và xác định chế độ bôi trơn cho các chi tiết của hộp giảm tốc

- Cách thể hiện bản vẽ đúng tiêu chuẩn

Do lần đầu làm đồ án và tìm hiểu với lượng kiến thức tổng hợp nên còn những phần chưa hoàn toàn nắm vững Trong quá trình làm đồ án em đã tham khảo nhiều tài liệu cũng như giáo trình có liên quan song sai sót là điều khó tránh khỏi Em rất mong nhận được sự hướng dẫn thêm của các thầy để em có thể nắm vững cũng như củng cố lại kiến thức đã được học

Em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt thầy Đồng Văn Keo đã nhiệt tình hướng dẫn em trong quá trình hoàn thành đồ án

Sinh viên thực hiện Phạm Văn Tây

CHƯƠNG I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN.

1.1 Chọn động cơ.

1.1.1 Công suất cần thiết của động cơ.

- Hiệu suất chung.

─ : hiệu suất chung của toàn hệ dẫn động

Theo sơ đồ tải trọng gồm có: 1 bộ truyền đai, 3 cặp ổ lăn, 1 cặp bánh răng, 1 bộ truyền xích.

Hiệu suất hệ thống:

η=η ol3 .η❑x .η đ❑.η❑br=¿

 Với:

- Công suất trên trục động cơ xác định theo công thức:

P ct ≥ P t

❑HT= 40,84=4,76(kW)

 Trong đó:

- Công suất làm việc: P lv =P3=¿ 4 ¿ )

1.1.2 Chọn quy cách động cơ.

─ Động cơ được chọn dựa vào bảng P.1.1 đến P.1.7 và phải thỏa điều kiện:

+ P dc ≥ P ct(Với P ct =4,76 kW)

+ n đc =1420 V / P

Ta chọn được động cơ có các thông số sau:

Kiểu động cơ Công suất

(kW )

Vận tốc quay

(vg/phút) cosφ

Momen vô lăng

I max

I dn

T k

T dn

Khối lượng

(kg)

1.2 Phân phối tỷ số truyền

Theo đề bài ta có

uh – tỉ số truyền của hộp giảm tốc, chọn uh = 4

ux – tỉ số truyền của bộ truyền xích, ux = 2

uđ – tỉ số truyền của bộ truyền đai, uđ = 3

1.2.1 Xác định số vòng quay trên các trục.

─ Tốc độ quay trên trục I:

n1=n dc

u1 = 1420

3 =473,3(v/ ph)

─ Tốc độ quay trên trục II:

n2=n1

u1 = 473,3

4 =118,3 (v/ ph)

─ Tốc độ quay trên trục III:

u2 = 118,3

2 =59,2(v/ ph)

1.2.2 Xác định công suất trên các trục.

─ Công suất tại trục III:

P lv =4 kw

─ Công suất tại trục II:

P2=n P3

2.η ol= 4

0,95.0,99=4,25(kw)

─ Công suất tại trục I:

P1= P2

n1.η ol= 4,250,96.0,99=4,47 (Kw)

─ Công suất động cơ:

P dc= P2

n d .η ol= 4,470,95.0,99=4,75(Kw)

1.2.3 Momen trên các trục.

─ Trục động cơ:

T dc=9,55.10 6. P dc

n dc=9,55.10 6 4,761420=32012,7(N mm)

─ Trục I:

T1=9,55.106. P n1

1 =9,55.106 4,47473,3=89587(N mm)

─ Trục II:

T2=9,55.10 6. P2

n2 =9,55.10 6 4,25118,3=343089,6 (N mm)

─ Trục III:

T3=9,55.10 6. P3

n3 =9,55.10 6 4

59,2=645270,3(N mm)

Bảng thông số cơ bản:

Trục Thông số

Động cơ

Momen T (N mm) 32012,7 89587 343089,6 645270,3

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT BỘ TRUYỀN ĐỘNG

2.1 Thiết kế bộ truyền ngoài hộp giảm tốc (bộ truyền xích).

Điều kiện làm việc của bộ truyền xích ống con lăn:

+ Công suất trên trục chủ động: P = 4,25 (kW)

+ Số vòng quay trục chủ động: n= 118,3 (v/p)

+ Tỷ số truyền của bộ truyền xích: ux= 4

+ Mômen xoắn trên trục dẫn: T= 343089,6 (N.mm)

2.1.1 Chọn số răng của đĩa xích

Số răng trên đĩa xích dẫn: z1 = 29 - 2.ux= 29 - 2.4 = 26,6 răng

Chọn: z1 = 27 răng

Số răng trên đĩa xích bị dẫn: z2 = ux.z1 = 4.27 = 108 răng

Chọn: z2 = 108 răng.

2.1.2 Xác định thông số xích:

- Bước xích:

Công suất tính toán: Pt = P.K.Kz.Kn

Trong đó:

Từ B5.6 ta có:

K0= 1 ( Bộ truyền xích nằm ngang, đường nối tâm song song với phương ngang) Ka=1 (Khoảng cách trục a=(30÷50)p

Kdc=1 (Vị trí trục được điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích)

Kbt=1 (Môi trường làm việc)

Kd = 1 ( Tải trọng va đập nhẹ)

Kc=1,25 ( Làm việc 2 ca)

+ Hệ số làm việc K = KoKaKdcKbtKdKc = 1.1.1.1.1.1,25 = 1,25

+ Hệ số răng Kz = 25/z1= 25/27= 0,92

+ Hệ số vòng quay: K n=n01

n2= 200118,3=1,69

→ Pt = P.K.Kz.Kn = 4,25.1,25.0,92.1,69 = 8,26(kW)

Tra Bảng 5.5 theo điều kiện Pt < [P] chọn [P] =11(kW)

⇒{¿p=25,4(mm)

¿d c =7,95(mm)

¿B=22,61(mm)

+ Kiểm tra vòng quay tới hạn theo (B 5.8) : p = 25,4mm, n t h =800(v/ p)

Ta có n<n t h thỏa mãn

- Khoảng cách trục sơ bộ: [5.11,tr84] a = (30÷50)p

Chọn a = 40.p = 40.25,4 = 1016 (mm)

- Số mắt xích : [5.12, tr85]

X =2a

p +

z1+z2

2 +(z2−z1

2 π )2

p

a=2.101625,4 + 27+1082 +(108−27

2π )2 25,4

1016=151,65

Chọn X = 152 mắt xích

- Tính chính xác khoảng cách trục: [5.13, tr85]

a=0,25 p[X− z1+z2

2 +√ (X− z1+z2

2 )2

−8.(z2−z1 2π )2

]

¿ 0,25.25,4[152− 27+1082 +√ (152− 27+1082 )2

−8.(108−27

2 π )2

]=1020,62(mm)

Để xích không chịu lực căng lớn, khoảng cách trục giảm bớt lượng

∆a=(0,002 ÷ 0,004)a = (2,04÷ 4.08)mm

Chọn: a = 1026 (mm)

- Số lần va đập trong 1 giây: [5.14, tr85]

i= z 15 X1.n1= 27.118,315.152 =1,4<[i]=25

2.1.3 Kiểm nghiệm xích về độ bền: [ 5.15,tr85]

(k đ F t +F o +F v)≥[s] Trong đó:

Tra Bảng 5.2, ta được: Tải trọng phá hỏng Q = 56,7 (kN)

Khối lượng 1m xích: q = 2,6kg

kđ =1,2 (Chế độ làm việc trung bình, tải trọng mở máy 150%)

-Vận tốc trung bình của đĩa xích:

v= n1 z1 p

60000 = 118,3.27.25,460000 =1, 35(m/s)

- Lực vòng:

F t = 1000 P

v = 1000.4,251,35 =3148,15(N )

- Lực căng do trọng lượng nhánh bị động gây ra (xích ngang kf = 6) [ 5.16,tr85]

F0 = 9,81.kf.q.a = 9,81.6.2,6.1,026 = 157,01 (N)

- Lực căng do lực li tâm sinh ra:

F v =q v2=2,6.1,352=4,74 (N )

- Hệ số an toàn cho phép: [s] = 8,2 (tra bảng B 5.10)

⇒ s= Q

(k đ F t +F o +F v)=( 1,2 3148,15+157,01+4,7456700 )=13,96>[s]=8,2

Vậy bộ truyền bảo đảm điều kiện bền

2.1.4 Xác định các thông số của đĩa xích và lực tác dụng lên trục

- Đường kính vòng chia của cặp đĩa xích: (CT 5.17/tr86)

{d1=p z π 1= 25,4.27π =218,29 (mm)

d2=p z2

π =25,4.108π =873,19(mm)

- Lực tác dụng lên trục: (CT 5.20/tr88)

Fr = kxFt= 1,15.3148,15= 3620,37 (N) Trong đó: -kx : hệ số kể đến trọng lượng xích (Bộ truyền nằm ngang)

-Ft : Lực vòng

2.2 Thiết kế bộ truyền ngoài hộp giảm tốc (bộ truyền đai).

2.2.1 Các yêu cầu chọn đai

- Điều kiện làm việc:

Thông số trục dẫn: P = 4,76kW; n = 1420 v/p; u =3

- Ưu nhược điểm: Loại đai này có tiết diện hình thang, mặt làm việc là 2 mặt

bên tiếp xúc với các rãnh hình thang tương ứng trên bánh đai, nhờ đó hệ số ma sát giữa

đai và bánh đai hình thang lớn hơn so với đai dẹt do đó khả năng kéo cũng lớn hơn Tuy nhiên cũng do ma sát lớn hơn nên hiệu suất của đai hình thang thấp hơn đai dẹt

2.2.2 Chọn loại đai

H4.1 [1], ta chọn đai loại Б với các thông số hình học (B4.13)

Loại

đai Kích thước mặt cắt, (mm) Diện tích A 1 (mm 2 ) Đường kính bánh đai nhỏ

d1

Chiều dài giới hạn l,mm

2.2 Xác định đường kính bánh đai dẫn

+ Tính vận tốc đai:

- Chọn hệ số trượt và xác định đường kính bánh đai bị dẫn: (CT 4.2[1])

Tỷ số truyền thực tế u t = d 2 /[d 1 (1- ε)] = 3

sai lệch ∆u = |u t –u|/u = 0,015% < 4%

2.2.3 Chọn sơ bộ a

Định khoảng cách trục sơ bộ theo (B4.14[1])

a

d2=1⇒ a=d2.1=530 mm

Tính chiều dài dây đai theo a sơ bộ (CT 4.4[1]):

L=2a+ π(d1+d2)

2 +(d2−d1)2

4 a =2.530+

π( 180+530 )

2 +( 530−180 ) 2

4.530 =2232,48mm

Theo bảng 4.13 chọn L = 2240mm

Tính a theo L tiêu chuẩn (CT 4.6[1])

a= 1

4{L− π(d1+d2)

2 +√ [L− π(d1+d2)

2 ]2

−2(d2−d1)2}

¿14{2240− π( 180+530 )

2 +√ [2240− π( 180+530 )

−2 ( 530−180 )2}=533,97 mm

Khoảng cách trục phải thỏa điều kiện:

0,55(d 1 + d 2 ) + h < a < 2(d 1 +d 2 ); trong đó h = 10,5 (B4.13[1])

- Tính số vòng chạy của đai trong 1 giây:

i = v/L = 13,38 /2,24 < i max =10

2.2.4 Góc ôm bánh dẫn:

α1=180−57.d2−d1

a =142,6 40>1200

2.2.5 Tính các hệ số sử dụng

C z = 0,95 (Tra bảng 4.18) P/([P o ]= 4,76/4 = 1,19

2.2.6 Xác định số dây đai z (CT 4.16[1])

Z= P K đ

[P o]C α C L C u C z=3,8.0,89 1.1,14 0,954,76.1 =1,3 Chọn z =2 dây

2.2.7 Lực căng ban đầu F 0 :

Lực căng ban đầu cho mỗi dây đai được xác định theo công thức:

F0=σ0× A0=1,6.138=220,8 N

Kiểm tra lực căng: F0≥ T1

d1×ψ0

Trong đó, 0: hệ số kéo tới hạn, 0 = 0,45 ÷ 0,5

→ Chọn F0 lớn

F0≥ T1

d1×ψ0

2.2.8 Tính lực tác dụng lên trục:

F r =2 F0.Z sin(α1

2 )

Đối với các bộ truyền không có bộ phận căng đai, lúc đầu ta phải căng đai

với lực lớn hơn F0 để bù lại sự giảm lực căng sau một thời gian làm việc Khi tính

lực tác dụng lên trục, ta thường nhân thêm 1,5 lần vào F0 Khi đó:

F r =3 F0 Z sin(α1

2 )=3.220 ,.2 sin(142,64

2 )=836,67 N

Bảng 2.2 Thông số của bộ truyền đai thang

Đường kính bánh đai nhỏ (mm) d1=180

Đường kính bánh đai lớn (mm) d2= 530

Sai lệch tỉ số truyền so với yêu cầu 0,15%

Góc nghiêng đường nối hai tâm bánh đai 142,64 0

Lực căng ban đầu đối với 1 nhánh đai (N) 220,8N

0Lực tác dụng lên trục (N) Fr = 836,67 N