DO AN CHI TIET MAY VAN TAM

do an he truyen dong co khi dhgtvttphcm

Lời Mở Đầu

Môn học tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí là môn học không thể thiếu với mỗi kỹ sư thuộc lĩnh vực cơ khí.

Nội dung môn học này giúp sinh viên nắm được các vấn đề căn bản trong thiết

kế máy và hệ thống dẫn động Qua việc được học môn học và quá trình tự mình hoàn thiện một bản thiết kế hệ dẫn động băng tải em đã hiểu thêm nhiều vấn đề

về cơ sở tính toán, thiết kế, các cách chọn lựa vật liệu, cách gia công và lắp ghép chi tiết

Đồ án thiết kế còn giúp em có khả năng tự nghiên cứu, tìm hiểu sâu hơn về lĩnh vực thiết kế máy.

Tuy nhiên nội dung môn học phức tạp, bao hàm lượng kiến thức lớn nên trong quá trình làm em cũng không thông suốt hết mọi vấn đề và không thể tránh khỏi những sai sót nên mong quý thầy cô hướng dẫn thêm cho em.

Xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Hồ Ngọc Thế Quang đã tận tình hướng dẫn, giới thiệu tài liệu và giúp đỡ em trong quá trình hoàn thiện đồ án này!

1

Phần 1 : TÍNH TOÁN CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI CHO HỆ

DẪN ĐỘNG

A Chọn động cơ điện

 công suất động cơ Pđc (kW)

 công suất cần thiết Pct

 công suất trục công tác Ptđ

 công suất lớn nhất trong các công suất tác dụng lâu dài P1=6kW

 hiệu suất chung của hệ dẫn động η

η =ηkn η4

ol ηtv ηbr ηx

+ ηtv : hiệu suất truyền động bộ truyền trục vít

+ ηbr hiệu suất bộ truyền động bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

+ ηx hiệu suất truyền động bộ truyền xích

+ ηol hiệu suất một cặp ổ lăn

+ ηkn hiệu suất truyền động khớp nối

Tra bảng (2-3 trang 19 Ttttkhddck tập1) ta chọn được các giá trị

( )

.

i i t

i

P t P

Tra bảng P.13/ 236 chọn động cơ mang số hiệu 4A132M2Y3

Công suất Pđc= 11kW; số vòng quay nđc= 2907(v/p);

 iv : tỷ số truyền của bộ truyền trục vít

 ibr: : tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng

+i2 : tỷ số truyền bộ truyền ngoài

i 2 = i kn i x

 ikn: tỷ số truyền của khớp nối

 ix tỷ số truyền của bộ truyền xích

Theo bảng 2.4 trang 20 tài liệu TTTKHĐCK tập 1 ta chọn

Phần 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN

I Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

ZRZVKxH = 1 ⇒ [ ]σ = σH °H limKHL SH

Theo bảng 6.2,thép c45 khi tôi cải thiện hoặc thường hóa đạt độ rắn từ

180-350 HB

Chọn độ cứng bánh răng nhỏ HB1= 260;

Bánh răng lớn HB2= 210

+ Hệ số tuổi thọ:

 Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử về sức

 Số chu kỳ ứng suất tương đương:

b tính ứng suất uốn cho phép

Trong tính toán sơ bộ chọn:

vì tải một chiều theo yêu cầu thiết kế

 Số chu kỳ thay đổi ứng suất cơ sở khi thử với ứng suất uốn với tất cả các loại thép là

 Chu kỳ thay đổi ứng suất tương đương

5

Theo tiêu chuẩn (bảng 6.8/99) chọn môđun m= 4

Bộ truyền bánh răng thẳng răng trụ β= 0 Từ 6.8 xác định số răng bánh nhỏ

Chọn hệ số dịch chỉnh tại tâm x=0, y=0

Góc ăn khớp tính theo công thức 6.27

Suy ra góc ăn khớp:

 Chiều rộng vành răng được tính theo công thức

bw = ψba aw= 0,4.266= 106,4 mm

 Đường kính chia được tính

 Đường kính đỉnh răng ăn khớp ngoài

 Đường kính lăn

4 Tính toán kiểm nghiệm độ bền

4.1 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

Yêu cầu về độ bền tiếp xúc: σH ≤ [σH]

Hệ số trừng khớp dọc

 Suy ra:

+ : hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc

KH = KH β KHV.KH α

KH β : hệ số tải trọng khi tính về tiếp xúc(bảng 6.7) KH β = 1,05

KH α: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng cho các đôi răng đông thời

Cặp bánh răng đảm bảo về độ bền tiếp xúc!

4.2 Kiểm nghiệm độ bền uốn

Kiểm nghiệm theo công thức 6.43

 T1= 509402,8 Nmm

 KF β hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên vành răng khi thử về uốn KF β =1,02 tra theo bảng 6.7/98

 KF α hệ số kể đến sự phân bố không đều của tải trọng cho các đôi răng ăn khớp đồng thời, tra bảng 6.14/107 ta được KF α= 1,37 với v<2,5m/s và cấp chính xác cấp 9

 m= 4 giá trị mô đun

Vậy điều kiện bền uốn đảm bảo với cả 2 bánh răng!

4.3 Kiểm nghiệm về quá tải

Điều kiện đề phòng dạng dư và gãy răng

Điều kiện phòng biến dạng dư hoặc phá hỏng tĩnh mặt lượn chân răng

Vậy điều kiện quá được đảm bảo!

9

5 Các thông số và kích thước của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

Z2= 100Khoảng cách trục chia a= 266 mm

Khoảng cách trục aW= 259,3 mm

Đường kính vòng chia d1= 132 mm

d2= 400 mmĐường kính đỉnh răng da1= mm

da2=408 mm Đường kính đáy răng df1= 122 mm

df2= 190 mmĐường kính cơ sở db1= 124,04 mm

db2= 357,88 mmGóc profin gốc =200

Tỉ số truyền u=3,03Góc nghiêng răng =00

Đường kính lăn

 Chọn đồng thanh nhiều thiếc POФ 10-1 với phương pháp chế tạo là đúc li

tâm để làm bánh vít Theo bảng 7.1/146 ta tra được

2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép

2.3 ứng suất quá tải cho phép

Bánh vít được làm từ vật liệu đồng thanh thiếc nên ta có công thức

 Dựa vào bảng 7.3/150 chọn được q= 10

 T2= 509402,8 Nmm : mô men xoắn trên trục bánh vít

 Hệ số tải trọng được chọn sơ bộ

Lấy

- Tính môđun (ct 7.17/151)

Theo bảng giá trị mô đun tiêu chuẩn 7.3/150 ta chọn m= 8

- Hệ số dịch chỉnh

Thỏa mãn điều kiện

3.2 kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc

Điều kiện ứng suất tiếp xúc phải thỏa:

Vậy điều bền tiếp xúc thỏa mãn

3.3 kiểm nghiệm độ bền uốn của bánh vít

Để đảm bảo độ bền uốn của răng bánh vít, ứng suất sinh ra tại chân răngbánh vít không được vượt quá giá trị cho phép

 Mô đun pháp của răng bánh vít:

 Số răng tương đương bánh vít



 Tra bảng 7.8/154 => YF= 1,64

 Đường kính vòng chia bánh vít:

13

Vậy điều kiện bền uốn thỏa mãn!

3.4 Kiểm nghiệm bánh vít về quá tải

 Để tránh biến dạng dư và dính bề mặt bánh răng, ứng suất tiếp xúc cực đại không được vượt quá giá trị cho phép

 Để tránh biến dạng dư hoặc phá hủy tĩnh chân răng bánh vít, ứng suất uốn cực đại không vượt quá giá trị cho phép

Vậy các điều kiện về quá tải được đảm bảo!

3.5 Bảng thống kê các thông số của bộ truyền theo bảng 7.9/155

4 Tính nhiệt trong truyền động trục vít

 Để tránh nhiệt sinh ra trong bộ truyền trục vít quá lớn, thì nhiệt sinh ra trong hộp giảm tốc phải cân bằng với nhiệt thoát ra

 Từ công thức 7.32/157 diện tích thoát nhiệt cần thiết của hộp giảm tốc (với Aq= 0,3A)

Hiệu suất bộ truyền (theo ct 7.22)

 Trục vít đặt dưới bánh vít (nhiệt độ cao nhất cho phép của dầu)

 nhiệt độ môi trường

2 Xác định các thông số của xích và bộ truyền

15

2.1 Chọn số răng đĩa xích

-Theo bảng 5.4/80 tài liệu TTTKHĐCK tập 1, với u= 2, chọn số răng đĩa nhỏ

z1= 29 – 2u= 25,

 số răng đĩa lớn z2= u.z1= 2.25= 50

Vì yêu cầu cần chọn số răng lẻ để đảm bảo ăn khớp chẵn nên chọn

 Lấy số mắc xích chẵn để đảm bảo ăn khớp x= 120

 Tính lại khoảng cách trục sơ bộ theo công thức 5.13/85

 Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a một lượng

o

 Do đó a = 1290 mm

 Kiểm tra số lần va đập theo công thức 5.14

Thỏa điều kiện theo bảng 5.9/85

 Q Tải trọng phá hỏng tra theo bảng 5.2/78

 Hệ số tải trọng động,với chế độ làm việc trung bình

 Ft Lực vòng

Với v là vận tốc xích tải

 FV Lực căng do lực ly tâm gây ra

Với q= 3,8 kg là khối lượng 1 mét xích tra theo bảng 5.2/78

 Fo Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra

Với a= 1,29 m là khoảng cách trục, kf – hệ số phụ thuộc độ võng f của xích và vị trí bộ truyền kf= 6 do bộ truyền nằm ngang

Suy ra

Tra theo bảng 5.10/86 ta có

Vậy kết luận được độ bền của bộ truyền xích đảm bảo!

17

( với dl tra theo 5.2/78 dl = 19,05 mm)

 Đường kính vòng đáy răng đĩa xích

5 Kiểm tra độ bền tiếp xúc của đĩa xích

Ta chọn vật liệu làm đĩa xích lớn và nhỏ là cùng một loại vật liệu Trong quá trình làm việc bánh nhỏ dễ bị phá hỏng vì mòn nên ta dựa vào ứng suất cho phép của đĩa nhỏ để chọn vật liệu Để thỏa mãn điều kiện bền thì theo công thức 5.18/87

 Ứng suất cho phép tra theo bảng 5.11/86

 Mô đun đàn hồi (7.40/287/CSTKM_NHL)

 Diện tích bản lề A tra theo bảng 5.12/87 mm 2

Loại xích sử dụng là xích ống con lăn 2 dãy

A Chọn, kiểm tra khớp nối

1 Chọn khớp nối ( tài liệu chương 16 TTTKHTDCK- T2 TRỊNH CHẤT)

Với mô men xoắn T1= 38436,5 Nmm và yêu cầu thiết kế sử dụng khớp nối trục vòng đàn hồi ( vì có khả năng bì sai lệch, giảm va đập, chấn động và cấu tạo đơn giản)

+ Mômen xoắn tính toán (theo công thức 16.1/58 tập 2)

( k= 1,3 là hệ số chế độ làm việc theo loại máy công tác là băng tải)

19

+ Đường kính đầu trục của hộp giảm tốc lấy theo công thức thực nghệm (CSTKM&CTM-TRINH CHẤT)

2 Kiểm tra độ bền của vòng đàn hồi

 Điều kiện kiểm tra sức bền dập của vòng đàn hồi

 Điều kiện về sức bền uốn

Vậy vòng đàn hồi đảm bảo điều kiện làm việc!

B Thiết kế trục

Chọn vật liệu chế tạo các trục là thép C45 theo bảng 6.1/92 được tôi cải thiện có

σb= 850 Mpa; σch= 580 Mpa; [τ]= 15 30 Mpa

Fa1 Fa2 Fr1

Fr2 Ft1

Ft2

Fr3

Fr4 Ft3

3 Xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực

Khoảng cách từ mặt mút của chi tiết đến thành trong của hộp: K1 = 10 mm Khoảng cách từ mặt mút ổ đến thành trong của hộp : K2 = 5 mmKhoảng cách từ mặt mút của chi tiết quay đến nắp ổ : K3 = 15 mmChiều cao nắp ổ và đầu bu lông: hn = 20 mmChiều dài mayơ nửa khớp nối (trục vòng đàn hồi) theo ct 10.13/189

Chiều dài mayơ bánh vít (ct 10.11/189)

Chiều dài mayơ bánh răng trụ nhỏ (ct 10.10/189)

Chiều dài mayơ bánh bánh răng trụ lớn (ct 10.10/189)

Chiều dài mayơ đĩa xích (ct 10.10/189)

Xác định khoảng cách điểm đặt lực trên các trục và khoảng cách các gối đỡ

-Dựa vào đường kính dk và tra bảng 10.2/189 xác định gần đúng chiều rộng

ổ lăn bo và dựa vào các công thức ở bảng 10.4/190 để tính khoảng cáchđiểm đặt lực

Khoảng cách giữa các gối đỡ được chọn

4 Tính toán các tiết diện lắp và chọn then lắp

a) Trục 1

Lực tác dụng lên trục 1

+ lực tác dụng

; 23

Với d1= 80 mm: đường kính vòng chia của trục vít

+ Hệ lực tác dụng lên mặt phẳng OYZ- xét theo sức bền vật liệu

+ Hệ lực tác dụng theo mp OXZ

Đường kính tiết diện ngang tại các vị trí trên trục 1

(theo các công thức 10.15, 10.16, 10.17/ 194

 Tiết diện 1-1 ( khớp nối)

Đường kính trục tại tiết diện 1-1 (khớp nối)

( 55 Mpa - Tra theo bảng 10.5/195 thép C45 tôi; d1= 40mm )

Biểu đồ moment trục 1:

b) Trục 2

 Xác định lực tác dụng lên trục 2

+ các lực tác dụng

+ Hệ lực tác dụng lên trục trong mặt

 Trong mặt phẳng oyz

25

 Trong mặt phẳng oxz

 Tải trọng hướng tâm tại đầu A,B

 Tính đường kính tiết diện ngang của trục tại các tiết diện

 Tiết diện 2-1

 Tiết diện 2-2 (lắp bánh vít) d 2 = 60 mm,

Đường kính tiết diện 2-2

 Tiết diện 2-3 (lắp bánh răng nhỏ)

Đường kính tiết diện 2-3

 Tiết diện 2-4 (lắp ổ lăn 2)

Xuất phát từ các yêu cầu về độ bền, lắp ghép và công nghệ ta chọn đường kính các đoạn trục như sau

 Đường kính ngõng trục lắp với ổ lăn

 Đường kính thân trục lắp với bánh vít, bánh răng

 Đường kính vai trục đoạn giữa bánh răng và bánh vít:

 Tiến hành chọn then và kiểm nghiệm then cho trục II

Với đường kính tiết diện lắp then là d= 60 mm ta chọn then bằng theo bảng 9.1a /173 có các thông số sau:

+ chiều dài then trên tiết diện lắp bánh vít:

Chọn

+ chiều dài then trên tiết diện lắp bánh răng nhỏ:

Chọn

Ta kiểm tra điều kiện bền của then :

 Điều kiện bền dập : theo công thức 9.1/173

 Điều kiện bền cắt: theo công thức 9.2/173



Với cách chọn và bố trí then như trên thì then đảm bảo điều kiện bền!

Biểu đồ moment trục 2

27

c) Trục 3 ( lắp bánh răng lớn và đĩa xích nhỏ)

 Lực tác dụng lên trục 3

+ Lực tác dụng

+ Hệ lực tác dụng trong mặt phẳng YOZ

+ Hệ lực trong mặt phẳng XOZ

+ Tải trọng hướng ở tâm A,B

 Tính đường kính trên các tiết diện ngang

 Tiết diện 3-1(lắp đĩa xích)

Đường kính tiết diện: d2=70 mm>

 Tiết diện 3-2 (lắp ổ lăn 1)

Đường kính tiết diện 3-2

 Tiết diện 3-3 (lắp bánh răng lớn)

Đường kính tiết diện 3-3:

 Tiết diện 3-4 (lắp ổ lăn 2)

Để đảm bảo yêu cầu về bền và lắp ghép ta chọn đường kính tiết diện như sau:

 Đường kính ngõng trục lắp đĩa xích

 Đường kính thân trục lắp bánh răng lớn

 Đường kính thân trục lắp ổ lăn ở 2 gối ổ

 Chọn và tính toán kiểm nghiệm then lắp trên trục 3:

 Chọn then lắp bánh răng

Sử dụng then bằng dựa vào bảng 9.1a/173 với đường kính d= 85 mm chọn được then có thông số:

29

5 Kiểm tra độ bền trục

Phương pháp kiểm tra

Kết cấu của trục 1 cần thỏa mãn điều kiện sau:

+Trong đó là hệ số an toàn cho phép,

+ hệ số kể đến ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi, phụthuộc vào giới hạn bền

+ Hệ số tính theo công thức

+ hệ số tập trung do trạng thái bề mặt, phụ thuộc phương pháp gia công và

độ nhám bề mặt cho trong bảng 10.8/197 tiện Ra= 2,5-0,63

+ hệ số tăng bền bề mặt trục cho trong bảng 10.9/197 ( tôi bằng dòng điện cao tầng

+ hệ số kích thước cho trong bảng 10.10/198

+ hệ số tập trung ứng suất thực tế khi uốn và khi xoắn, phụ thuộc vào hình dạng kết cấu tập trung ứng suất kết cấu của ta là dùng then nên tra trong bảng 10.12/199

Trục có rãnh then: Dùng dao phay ngón

 Kiểm tra trục 1

Điều kiện Với ;

>;

Suy ra :

Vậy các kích thước thiết kế trên trục 1 đảm bảo độ bền!

 Kiểm tra trên trục 2

>;

Suy ra

Vậy các kích thước thiết kế trên trục 2 đảm bảo độ bền!

 Kiểm tra trên trục 3

Điều kiện

Với

;

Tại bánh răng lớn

Suy ra

- Chọn sơ bộ loại ổ theo bảng phụ lục P2.11/261 với đường kính trục lắp

ở lăn d= 40mm ta chọn ổ đũa côn trung rộng ký hiệu 7608 có:

Kiểm tra ổ lăn tại vị trí có Fr lớn nhất là tại gối 1-2

 Trọng động quy ước, kN với ổ đũa côn:

 L tuổi thọ tính bằng triệu vòng quay:

 m bậc của đường cong mỏi khi thử về ổ lăn ( ổ đũa)



 hệ số ảnh hưởng của vòng nào quay (vòng trong quay)

 hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ

 hệ số ảnh hưởng của đặc tính tải trọng

Ta chọn loại ổ đũa côn Tra theo bảng 11.4/216

=0,13

 Vậy khả năng tải trọng động của ổ đảm bảo!

c Kiểm nghiêm theo khả năng tải tĩnh

 Vậy khả năng tải trọng tĩnh của ổ được đảm bảo!

KL: chọn ổ lăn như trên là hợp lý!

2 Chọn và tính ổ lăn cho trục 2

a Chọn loại ổ

- Tải trong hướng tâm ở 2 ổ: (đã được tính ở phần trục)

- Tải trọng dọc trục

- Trục 2 chịu tác động lực dọc trục khá nhỏ so với lực hướng tâm nhưng

để đảm bảo yêu cầu về độ cứng ta vẫn chọn loại ổ đũa côn

- Chọn sơ bộ loại ổ theo bảng phụ lục P2.11/261 với đường kính trục lắp

ở lăn d= 40mm ta chọn ổ ký hiệu 7308 có:

Kiểm tra ổ lăn tại vị trí có Fr lớn nhất là tại gối 2-4

37

 hệ số ảnh hưởng của vòng nào quay (vòng trong quay)

 hệ số ảnh hưởng của nhiể độ

 hệ số ảnh hưởng của đặc tính tải trọng

Ta chọn loại ổ đũa côn Tra theo bảng 11.4/216

Tải trọng thay đổi

 Vậy khả năng tải trọng động của ổ được đảm

c Kiểm nghiêm theo khả năng tải tĩnh

 Vậy khả năng tải trọng tĩnh của ổ được đảm!

KL :Vậy ổ lăn ta chọn là hợp lý.

3 Chọn và tính ổ lăn trục 3

a Chọn loại ổ

- Tải trong hướng tâm ở 2 ổ: (đã được tính ở phần trục)

- Tải trọng dọc trục

- Trục 3 không chịu tác động lực dọc trục nên ta chỉ chọn ổ lăn đảm bảo tải trọng hướng tâm Ta chọn loại ổ trụ ngắn đỡ do tải trọng hướng tâmtại A lớn

- Chọn sơ bộ loại ổ theo bảng phụ lục P2.8/256 với đường kính trục lắp

ở lăn d= 80 mm ta chọn ổ đũa trụ ngắn đỡ cỡ trung hẹp ký hiệu 2316

Chỉ tiêu cơ bản của vỏ hộp giảm tốc là độ cứng cao và khối lượng nhỏ

Hộp giảm tốc bao gồm: thành hộp, nẹp hoặc gân, mặt bích, gối đỡ…

Vật liệu phổ biến nhất làm vỏ hộp là gang xám GX15-32

Chọn bề mặt ghép của vỏ hộp đi qua đường tâm các trục

39

Xác định các kích thước cơ bản của vỏ hộp đúc theo bảng 18.1/85

-Chiều dày (có phần lồi)

-Bề rộng mặt đế hộp

Khe hở giữa các chi tiết

-Giữa bánh răng với thành trong hộp

-Giữa bánh răng lớn với đáy hộp

-Giữa mặt bên các bánh răng với nhau

Sơ bộ

Chiều dài hộp