ĐỒ án môn học THIẾT kế cơ KHÍ tính toán động học hệ dẫn động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHENIKAA KHOA CƠ KHÍ CƠ ĐIỆN TỬ C@ UNIVERSITY ĐỎ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CƠ KHÍ Mã đề 01 Học kỳ [Năm học 2021 2022 Sinh viên thực hiện Họ tên Nguyễn văn Nam Lớp Ô tô K13 Khóa Kỹ thuật ô tô[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHENIKAA KHOA CƠ KHÍ - CƠ ĐIỆN TỬ

C@

UNIVERSITY

ĐỎ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CƠ KHÍ

Mã đề: 01

Học kỳ [Năm học 2021-2022

Sinh viên thực hiện

Họ tên: Nguyễn văn Nam

Khóa: Kỹ thuật ô tô và năng lượng

Mã lớp: Đồ án thiết kế cơ khí

Mã học phần: Đồ án thiết kế cơ khí_1.1(13VEEI).I_LT

Giảng viên hướng dẫn: Vũ Thị Liên

HÀ NỘI, 12/2021

PHIẾU ĐÁNH GIÁ KÉT QUÁ ĐÒ ÁN

Họ và tên sinh viên: Nguyễn văn Nam Mã số sinh viên:19010243 Mã đề 01

Đánh øiá của giảng viên hướng dẫn

STT Nội dung đánh giá Điểm tôi đa | Điểm | Ghi chú

¡ | Đi thông qua đây đủ và Hoàn thành đúng tiền "N

Đánh giá của cán bộ hỏi thi

1 | Mức độ năm được các nội dung về tính toán 2.0

+ | Mức độ nắm được các nội dung vỆ thiết 30

kê/lựa chọn kết cầu các chi tiệt máy `

3_ | Câu hỏi nâng cao 1,0

Đề đồ án (bản gốc) có chữ ký của Giáng viên hướng đẫn đóng thay thế vào vị trí trang

Lời nói đầu

Sinh viên trình bày các nhận thức chung của bản thân về đồ án môn học này, vai trò và

ý nghĩa của đô án, phân tích và trình bày cơ sở của sơ đô hệ thông, các ý kiên góp ý, lời gửi găm, lời cảm ơn,

1 MỤC LỤC

Chương I: Tính toán động học hệ dẫn đỘNg - L1 n2 12201211 1101111 0121111122111 xkg 1

1.1 Tính chọn động cơ - 2 21 211211 151111111111111111 1111111111111 T111 K HH KH Hit 3

1.1.1Hiệu suất hệ đẫn động 2-51 22+ SE 2751E 71 12 22121511112221212122221 2E 3

1.1.2Công suất cần thiết trên trục 60⁄2 3

1.1.3 Số vòng quay trên trục công tác: - 2s 2222221 221211222221102 1e rrreg 3

„9€ i0: 1 7 2.4 Xác định khoảng cách trục và số bước Xích -S n 2121211115112 E8 nang He 8 2.5 Kiếm nghiệm xích „T8 9

2.6 Xác định thông số của đĩa xích -.- SH 1 re re ga 10

2.7 Xác định lực tác dụng trên fTỤc .- 2 2 21 1211111111111 111110111111 111111111111 k 11k ky 12

2.8 Tổng hợp các thông số của bộ truyền xÍch: - 5 5+ s22 2122127115 7 E1 rre 12

Chương 3: Tính thiết kế bộ truyền trong hộp (bánh răng trụ/răng nghiêng ) 13 3.1 Chọn vật liệu - SĐT T11 SH 51k KT KT tk 111k nn TT kế 13

4.4 Tính thiết kế tFỤC: - 2S ST 21121 n1 H1 1 nen ng run 29

4.2 Chọn vả kiếm nghiệm độ bên của then - 2 2S 211113111151 15 1518111155522 58H TH ng 32 4.3 Kiếm nghiệm trục về độ bển mỏi - 2223121215152 5111555515 121515 51010512551 55H nH Hy 33 4.4 Tính chọn sơ bộ trục ÏÌ - c S11 21111115552 511k E ng tk 51111 11k kh ky 37

5.1 Chọn loại ỗ lăn Á S3 ST 125251111555 11 1111155510105 05x 2 5n 5x2 5n HT HH He nà 38

5.2 Chọn sơ Độ cỡ Ô - c2 2H HH HH HH1 HH eg 38 5.3 Tính kiêm nghiệm khả năng tải động - 2S 2S 22321273 2121221211212 2e rrre 39 5.5 Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh s ch nh H Hán niên 40

Chương 6: Tính kết cấu hộp giám tỐC + 522 SE ESEE82111112111111121 1121 xe 41

6.1 Tính kết cầu của vô hiộp: - 2 S212 S1221221171112212102121122112202121 211212 rere 41

6.2 Các kết cầu liÊn QUAH: s 5 1 HE 21121111122 1t 212 ng e 43

6.3.1 Bôi trơn hộp giảm tỐc : n2 re 45 6.3.2 Bôi trơn ỗ lăn : c2 21 2222111122121 120gr ueg 46

6.3.3 Điều chỉnh sự ăn khớp): -.- s2 H222 re 46

Chọn động cơ điện để dẫn động máy móc hoặc các thiết bị công nghệ là giai đoạn

đầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế máy Việc chọn động cơ ảnh hướng rất nhiều đến việc lựa chọn và thiết kế :' hộp giảm tốc cũng như các bộ truyền ngoài hộp

Đề chọn đúng được loại động cơ cần hiểu rõ các đặc tính làm việc, phạn vi sử dụng

và các yêu câu cụ thể của thiết bị cần được dẫn động Dưới đây là các loại động cơ

điện:

Họ và tên sinh viên — Lớp - Khóa 1

Đồ án thiết kế cơ khí

Hình 1.1 Phân loại các kiêu động cơ điện

Động cơ điện một chiều:

- Ưu điêm: động cơ điện một chiều có thê có thê thay đôi trị số mômen và vận tốc

góc trong phạm vi rộng, ngoài ra còn khi khởi động có đặc tính êm, hãm và đảo

chiều dễ dàng

- Nhược điểm: các loại động cơ điện một chiều có giá thành đắt, khó kiếm và phái

tăng thêm vốn đầu tư để đặt thiết bị chỉnh lưu

- Phạm vi sử dụng: động cơ điện một chiều được dùng trong các thiết bị vận chuyên băng điện, thang máy, máy trục Động cơ điện xoay chiêu một pha:

- Đặc điểm: có công suất nhó

- Phạm vi sử dung: chỉ phù hợp cho các thiết bị gia đình Động cơ xoay chiều 3 pha (Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp): Đô án thiệt kê cơ khí Họ và tên sinh viên — Lớp - Khóa 7 * Động cơ điện ba pha đông bộ:

- Ưu điểm: có hiệu suất và coso cao, hệ số tải lớn

- Nhược điêm: thiết bị tương đối phức tạp, giá thành cao vì phái có thêm thiết bị

phụ đê khởi động động cơ

- Phạm vi sử dụng: chúng được dùng cho các trường hợp cần công suất lớn (100kw) khi cân đảm báo chặt chẽ trị sô không đôi của vận tôc góc * Động cơ điện ba pha không đông bộ roto dây cuôn:

- Ưu điêm: cho phép điều chỉnh vận tốc trong một phạm vi nhỏ ( khoảng 5%), có

Đồ án thiết kế cơ khí

- Phạm vi sử dụng: chỉ thích hợp trong phạm vi hẹp để tìm ra vận tốc thích hợp của dây chuyên công nghệ đã được lắp đặt * Động cơ điện ba pha không đông bộ rô to

ngăn mạch:

- Ưu điêm: kết cấu đơn gián, giá thành hạ, đễ bảo quán có thê nói trực tiếp vào lưới

điện ba pha không cân biên đôi dòng điện

- Nhược điểm: hiệu suất và hệ số công suất cosọ thấp so với động cơ ba pha đồng

bộ, không điêu chỉnh được vận tộc Từ những ưu điêm, nhược điêm đã được nêu ở trên, cùng với điêu kiện làm việc của hộp giảm tôc, chọn động cơ điện ba pha không

đồng bộ roto ngăn mạch (lông sóc) ([1] TINH TOAN HE, DAN DƠNG CO KHI 1)

Trong đó tra bảng 2.3 trang 19 có được:

- Hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ trụcsơcấp: n1 = 0.98

- Hiệu suật ô lăn: Tạ = 0,99

Thay sô vào có:

Đồ án thiết kế cơ khí

, \ HH,

Tỷ sô bộ truyện bộ bánh rang “”

Vậy tỉ số truyền sơ bộ của hệ thống là:

1.2.3 Phân phối tí số truyền cho các bộ truyền trong hệ:

- Chọn tỉ sô truyền của bộ truyện trong hộp giảm tôc:

Đồ án thiết kế cơ khí

1.2 Công thức, bảng và hình vẽ

1.3.1 Công suất trên các trục:

- Công suât trên trục công tác:

1.3.3 Mô men xoăn trên các trục:

- Mô men xoăn trên trục động cơ:

Họ và tên sinh viên — Lớp - Khóa

Chương 2: Tính thiết kế bộ truyền ngoài (xích)

Thông số tính toán thiết kế bộ truyền xích:

Có ba loại xích: xích ống xích con lăn và xích bánh răng Do đặc tính làm việc va

đập vừa cùng với các chỉ tiêu về kinh tế và kỹ thuật trong hệ dẫn động băng tải, chọn

loại xích con lăn có cấu tạo như trên Hình 2.1

Các ưu điêm của xích con lăn như sau:

Xích ống — con lăn gọi tắt là xích con lăn, về kết cấu giống như xích ống chỉ khác phía ngoài ống lắp thêm con lăn, nhờ có thê thay thế ma sát trượt giữa ống và răng đĩa (ở xích ống) bằng ma sát lăn giữa con lăn và răng đĩa ( ở xích con lăn) Kết quá là độ bền mỏi của xích con lăn cao hơn xích ống chế tạo nó không phức tạp bằng xích răng

đo đó xích con lăn được dùng khá rộng rãi

Xích con lăn có các thông số kỹ thuật chính như sau:

ˆ' công suất tính toán ˆ' ta có:

Chọn bộ truyền xích thí nghiệm là bộ chuyển tiêu chuẩn có số răng và vận tốc vòng xích đĩa nhỏ nhất là:

|#Z B_

HH: nhì

Ta tính được :

P=7,14 kW): công suất cần truyền;

[P]: Công suât cho phép;

Hệ số hở răng:

Hệ số vị vòng 4y:

Trong đó:

với các hệ số thành phần được tra ở bảng 5.6 [1-82] cụ thể như sau:

ko-Hệ số ảnh hướng của vị trí bộ truyền: với B=60°.ta được ko=1

k,-Hệ số ảnh hưởng của khoảng cách trục và chiều dài xích:

Chọn a=(30+50)p“” k,=1

ka¿-Hệ số ảnh hướng của việc điều chỉnh lực căng xích: k¿=l

k„-Hệ số ảnh hưởng của bôi trơn: k„ =1 (Bộ truyền làm việc trong môi trường có bụi,chất lóng bôi trơn đạt yêu cầu)

ka-Hệ số tái trọng động: ka=1,2

k,-Hệ sô kê đên chê độ làm việc của bộ truyện;với sô ca làm việc là 2 ta có k,=l

Họ và tên sinh viên — Lớp - Khóa 8

2.6 Xác định thông số của đĩa xích

Đường kính vòng chia của đĩa xích được xác định theo công thức sau:

Họ và tên sinh viên — Lớp - Khóa 10

Vật liệu đĩa xích Thép 45 [z; | = 479 (MPal

Đường kính vòng chia đĩa xích nhỏ ä 186,53 (mm)

Đường kính vòng chia đĩa xích lớn đ& 509.75 (mm)

Đường kính vòng đỉnh đĩa xích nhỏ đi 197,35 (mm)

Họ và tên sinh viên — Lớp - Khóa 12

Đồ án thiết kế cơ khí

Đường kính vòng đỉnh đĩa xích lớn đạa 521,46 (mm)

Bán kính đây R 8.47 (mm)

Đường kính chân răng đĩa xích nhỏ đn 169.59 (mm)

Đường kính chân răng đĩa xích nhỏ đo 492,63 (mm)

Đồ án thiết kế cơ khí

Chương 3: Tính thiết kế bộ truyền trong hộp (bánh

răng trụ/răng nghiêng )

Bảng dữ liệu đầu vào

Vật liệu làm bánh răng có hai nhóm I và nhóm II, tương ứng với độ rắn HB < 350 và

HB > 350 Ta chọn vật liệu làm bánh răng là nhóm I vì có những ưu điểm sau:

Do độ rắn thấp nên có thê cắt răng chính xác sau khi nhiệt luyện:

Có khả năng chạy mòn;

Họ và tên sinh viên — Lớp - Khóa 14

Đồ án thiết kế cơ khí

Giá thành thấp hơn vật liệu nhóm II:

Yêu cầu không cao về công suất làm việc

Ngoài ra khi chọn vật liệu cho hai bánh răng cần chú ý đến đặc tính chạy mòn răng

của chúng, vì vậy ta chọn độ cứng của vật liệu bánh nhỏ cao hơn độ cứng vật liệu bánh

lớn là 10HB Các thông số chỉ tiết về vật liệu của bánh răng được tra trong Báng 6.1 tr.92 [1] cụ thê như sau

° - hệ sô xét đên độ nhạy của vật liệu đôi với tập trung ứng suât;

” - hệ số xét đến kích thước bánh răng ánh hướng đến độ bền uốn

Z2, „=1 ÂU =lS v8

Tra bảng 6.2 trang 94 với:

c số lần ăn khớp trong 1 vòng quay : c = 1

1n! Vận tôc vòng của bánh răng

Đồ án thiết kế cơ khí

! momen xoắn trên trục chú động 1 - 48143 (N.mm)

Lz„] ứng suất tiếp xúc cho phép : lz„] - 472.72

Góc nghiêng của răng trên hình trụ cơ sở “”

8= acngicpsu, lg,) = acng[cps20,[R” xưã, LÍ] = 7,00

Đồ án thiết kế cơ khí

Từ thông tin trong trang 91 và 92 trong [I] ta chọn:

3.6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng

Kiêm nghiệm vệ ứng suất tiêp xúc

Đồ án thiết kế cơ khí

Dv chi ' chiêu rộng vànhrăng b„ =,„ú, =0,4.126,14= 50,45 x 50 min] " °”' hy 4.120,14 4 [im]

Thay vào ta được:

* Ỉ

đụ =2 2,22“

374.17490.7n8 [45131 <e1 +0 4144.1264 l) 4012, ^9ƒ 1/2]

j_ $145/145

Nhận thấy '” =402,29(MPa) < [ '””' |=449.08(MPa) do đó bánh răng nghiêng ta tính

toán đã đáp ứng được điêu kiện bên do tiệp xúc

Kiêm nghiệm về độ bên uôn:

Đồ án thiết kế cơ khí

|[Z 1=[œ LT T Ê =330.57,1.1.035.1=344.14(1//74)

|[Z ¡=[œ l† ! Ê =22^0.38.1.1.032.I=333.52(1/Pa)

-Kr-Hệ số tái trọng khi tính về uốn: Kr= Kz„ Krp Kxy=1.39.1.1.1,14 = 1,74

-Y;-Hệ số kế đến sự trùng khớp của răng:

Y "¬x =Íl 59

¬

- Y;-Hệ số kế đến độ nghiêng của răng:

- Yn¡, Yr;-Hệ số dạng răng:

Phụ thuộc vào sô răng tương đương Z4¡, và Z4:

đ, 202 (mm) Đường kính vòng lăn đi 50,45 (mm)

đà; 201,83 (mm) Đường kính đỉnh răng đi 54,5 (mm)

Đường kính đáy răng đ.; 49,5 (mm)

đ;; 197 (mm) Đường kính cơ sở đy, 47,45 (mm)

Họ và tên sinh viên — Lớp - Khóa 23

Đồ án thiết kế cơ khí

Họ và tên sinh viên — Lớp - Khóa 24

Đồ án thiết kế cơ khí

Chương 4: Tính thiết kế trục 4.1 Tính chọn khớp nối

Thông số đầu vào:

Mô ment cần truyền:T=T„= #5001 (N.mm)

+ Đường kính trục động cơ :đ„=38(nm)

4.1.1 Chọn khớp nối:

Ta sử dụng khớp nối vòng đàn hồi đề nối trục

Ta chọn khớp theo điều kiện:

Trong đó :

5-đ.Đường kính trục cần nói:đ,=d„=38( mm)

-T,-Mô ment xoắn tính toán:T,=k.T với:

+k-Hệ số chế độ làm việc,phụ thuộc vào loại máy.Tra báng 16.1 [2] ta lấy k=1,7

+T-Mô ment xoắn danh nghĩa trên trục:T=T„= 581 (N.mm)

Họ và tên sinh viên — Lớp - Khóa 25

4.1.2 Kiểm nghiệm khớp nối:

Ta kiêm nghiệm theo 2 điều kiện:

a)Điêu kiện sức bên dập của vòng đàn hôi

[ ]- Ứng suât uôn cho phép của chôt Ta lây 4 sử

Do vậy,ứng suất sinh ra trên chôt:

Đồ án thiết kế cơ khí

4.1.4 Các thông số cơ bản của nối trục vòng đàn hồi:

Dựa vào công thức 10.3 tr.184 [1] kết hợp với cá thông số hình học cơ bán của hai

bánh răng côn trong Bảng 3 1, tính được lực tác dụng lên trục như sau:

Họ và tên sinh viên — Lớp - Khóa 27

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

a Xác định chiều rộng ô lăn trên trục:

Tra bảng 10.2[1] với :đi=25(mm);d;=35(mm)

Ta có chiều rộng ô lăn trên các trục: bạ=17mnm):b„;=21(mm)

Sơ đồ trục

Họ và tên sinh viên — Lớp - Khóa 28

Trong đó: k; - khoảng cách từ mặt mút của chỉ tiết quay đến nắp ô

- hạ Chiêu cao nắp ô và đâu bulông Chọn :

Biêu đỗ mô men uôn Mxz;, Ms; và biêu đỗ momen xoăn T trên trục Ï

Họ và tên sinh viên — Lớp - Khóa 32

Myj M¡ - momen uốn trong mặt phắng yox và xoz tại các tiết điện thứ j

l2] - ứng suất uốn cho phép chế tạo trục , tra báng 10.5[1]=67 (MPa)

- _ Tại tiết điện khớp ni 1-0

4.2 Chọn và kiểm nghiệm độ bền của then

Chọn then thỏa mãn điều kiện:

Họ và tên sinh viên — Lớp - Khóa 34

Đồ án thiết kế cơ khí

Trong đó:

-øa.[ øa|:Ứng suất đập và ứng suất đập cho phép:

[ øa|E100MPAa tra bảng 9.5[ 1]

~ro.[ z.]:Ứng suất cắt và ứng suất cắt cho phép

[ t.]E40+z60MPa khi chịu tải trọng va đập nhẹ

-T-Mô men xoắn trên trục

-d-đường kính trục

-l,,h,b,t kích thước tra bảng 9.Ia{[ 1]

e Tại vị trí khớp nối :đio=20mm, ta có b=6mm ; h=ómm ;t¡=3.5