(TIỂU LUẬN) đồ án môn học CHI TIẾT máy THIẾT kế hệ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG cơ KHÍ

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY--- --- ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ Sinh viên thực hiện: 1/Phạm Thành

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY - -

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHI TIẾT MÁY

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

Sinh viên thực hiện: 1/Phạm Thành Nhân MSSV: 19478601

t T

 Số vòng quay trên trục thùng trộn, n (vg/ph): 44

 Thời gian phục vụ, L (năm): 7

 Hệ thống quay một chiều, làm việc 2 ca, tải va đập nhẹ

(1 năm làm việc 300 ngày, 1 ca làm việc 8 giờ)

 Chế độ tải: T=const

YÊU CẦU:

01 thuyết minh, 01 bản vẽ lắp A , 01 bản vẽ chi tiết.0

NỘI DUNG THUYẾT MINH:

2 Tìm hiểu hệ thống truyền động

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

4 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

5 Chọn dầu bôi trơn, bảng dung sai lắp ghép

6 Tài liệu tham khảo

BẢNG SỐ LIỆU

(kW)

n (vg/ph )

L (năm)

CH NG 1: CH N Đ NG C VÀ PHÂN PHỐỐI T SỐỐ TRUYỀỀN ƯƠ Ọ Ộ Ơ Ỉ

 η br=0,96 : Hi u suấất b truyềền bánh răng tr đệ ộ ụ ược che kín

 η đ=0,95 : Hi u suấất b truyềền đaiệ ộ

2 PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN.

- Sốấ vòng quay tr c 2: ụ n II=n I

u1=4403,58 =123 (vg/ph)

- Sốấ vòng quay tr c 3: ụ n III=n II

u2=1232,79 =44 (vg/ph)

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN NGOÀI

Công suất truyền: P=4 kW

Số vòng quay trục dẫn: n=1420 vg/ph

Tỉ số truyền: u=3.227

Chọn số hiệu đai thang

1 Chọn đai

Theo hình 4.22 chọn loại đai A với các số liệu:

bp,mm bo,mm h,mm y2,mm A,mm2 Chiều dài

đai,mm

T ,Nm1 d min , mm

11 13 8 2.8 81 560-4000 11÷70 90

Theo tiêu chuẩn ta chọn d2 =400(mm)

- Kiểm tra lại tỉ số truyền:

4 Khoảng cách trục sơ bộ và chiều dài tính toán của đai.

Chọn sơ bộ: a sb =d2=400 mm với u=3,227

6 Số vòng chạy của đai trong một giây:

 Hệ số ảnh hưởng đến số dây đai

 Số dây đai được xác định

[P o]C α C u C C C L z r C v= 4

1,88.0,911 1,14 1,01.0,9 0,6 1,007 =3,73

Chọn z=4 đai

8 Chiều rộng B và đường kính ngoài đai.

 Chiều rộng bánh đai: B=(z-1).e+2f

Fomax=Aσ =zA σo 1 o=4.81.1,5=486 (N)

 Lực căng lớn nhất mỗi dây đai:

2.486 430,432 + 2.486 − 430,432=0,372

11.Ứng suất lớn nhất trong đai.

 Ứng suất do lực căng phụ gây nên:

σ v =ρ v2

10−6=1200 9,293 102 −6=0,104( MPa)

Trong đó:

ρ là khối lượng riêng của đai, chọn ρ = 1200 kg/m3, vật liệu đai là vải cao su

 ng suấất do l c căng ban đấều gấy nền:Ứ ự

E là modun đàn hồi của vật liệu nằm trong khoảng (100 ÷ 350), chọn E=100 MPa

 Ứng suất lớn nhất cho phép trong đai sinh ra tại nhánh căng tại điểm bắt đầutiếp xŒc:

σ max=σ0+0,5.σ t+σ v +σ F 1

¿ 0,864 0,5.1,328 0,104 4,48 + + + =6,112 (MPa)

12.Tuổi thọ của đai

Tuổi thọ của đai tính bằng giờ theo công thức:

L =( σ r

σ max)m

107

=( 9 6,112)8

107

=5946,189(gi ờ )

Trong đó: Giới hạn mỏi của đai thang: σ r=9 (MPa)

Số mũ đường cong mỏi đối với đai thang: m=8

Số vòng chạy của đai trong 1 giây: i = 5,163 (vòng)

13.Bảng tổng kết số liệu

Thông số Ký hiệu Trị số Đơn vị

Loại đai và tiết diện đai Đai hình thang thường, tiết diện

Chiều rộng các bánh đai B 65 mm

Đường kính bánh ngoài các bánh đai d a1 131,6 mm

d a2 406,6 mmLực căng ban đầu trên mỗi dây đai F0 286 NLực vòng trên mỗi dây đai F t 430,432 NLực hướng tâm tác dụng lên trục F r 930,676 NỨng suất lớn nhất trong dây đai thang  max 6,112 MPa

Tuổi thọ đai L h 5946,189 Giờ

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN TRONG

Đây là bộ truyền bôi trơn tốt (bộ truyền kín) ta tính toán theo độ bền mỏi tiếp xŒc để tránh hiện tượng tróc rỗ bề mặt và kiểm nghiệm lại điều kiện bền uốn

NFO1 = N = 5.10 chu kì đối với tất cả các loại thépFO2 6

b Số chu kì làm việc tương đương:

- Số lần ăn khớp của răng 1 vòng quay: c=1

- Thời gian làm việc: t Ʃ =7.300.2.8=33600 giờ

2 Chọn ứng suất tiếp xúc cho phép [σ H ]:

Vì đây là bánh răng nghiêng, chữ V

Theo bảng 6.15, tài liệu [1] do bánh răng nằm không đối xứng các ổ trục nên chọn

ψbα = 0.3÷0.5, chọn ψ = 0.4 theo tiêu chuẩn.ba

Theo tiêu chuẩn chọn a = 125 mm w

Chọn modun răng:

m= (0,01÷0,02) a = (0,01÷0,02).125= (1.25÷2.25)w

Theo tiêu chuẩn ta chọn m n =1,5

5 Xác định số răng và góc nghiêng răng:

- Bánh răng chữ V: Góc nghiêng của răng thỏa 30 ≤β≤ 400

- β =34,11 °

6 Xác định các kích thước bộ truyền bánh răng: Bảng 6.2 tài liệu 2

- Đường kính vòng chia và đường kính vòng lăn

- Đường kính chân răng:

tanα tw= tanα1=tanα

9 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

- Theo công thức 6.33 tài liệu 1

 

2 1

2 .( 1)

- Hệ số tải trọng khi tính về tiếp xŒc (công thức 6.39 tài liệu 1)

K H =K Hβ K Hα K Hv

K Hβ=1,035

K Hα=1,13 (Tra bảng 6.14 , trang 109, thiết kế hệ thống dẫn động có khí)

K Hv=1,02 (Tra bảng P2.3 trang 250, thiết kế hệ thống dẫn động cơ khí)

Ta kiểm tra độ bền uốn theo bánh bị dẫn có độ bền thấp hơn

11.Tính ứng suất uốn tại đáy răng

- Hệ số độ nghiêng của răng: Y β=1− β

140 =1−34.11

140 =0,756

- Hệ số dạng răng: (Công thức 6.80, trang 265, Cơ sở thiết kế máy)

13,2 3,47

F

Y

Z

Trong đó: Z v là số răng tương đương

¿ 34,11 ¿ 3

¿

¿ cos ¿

Z v1= Z1 cos3β=30¿

¿ 34,11 ¿ 3

¿

¿ cos ¿

Z v2= Z2 cos3β=108¿

¿ 36,45(MPa ≤) [σ F2]=246,85(MPa) (thỏa điều kiện bền)

 Bảng thông số cấp nhanh:

hiệu Kích thước

Đơn vị

II Thiết kế bộ truyền cấp chậm

Moment xoắn trên trục 2 là 231223,203Nmm

NFO3 = N = 5.10 chu kì đối với tất cả các loại thépFO4 6

a Số chu kì làm việc tương đương:

- Số lần ăn khớp của răng 1 vòng quay: c=1

- Thời gian làm việc: t Ʃ =7.300.2.8=33600 giờ

Theo bảng 6.15, tài liệu 1 do bánh răng nằm không đối xứng các ổ trục nên chọn

ψbα = 0.25÷0.4, chọn ψ = 0.4 theo tiêu chuẩn.ba

Theo tiêu chuẩn chọn a = 200 mm (trang 99 tài liệu 1)w

1,75

là chủ yếu, không nên lấy môdun nhỏ hơn 1,5÷2mm, nếu không khi quá tải răng dễ

18.Xác định các kích thước bộ truyền bánh răng:

- Đường kính vòng chia và đường kính vòng lăn

d b4=d w4 cos¿

Tra bảng 6.13, tài liệu 1 ta được cấp chính xác bằng 9

20.Xác định giá trị lực tác dụng lên bộ truyền:

2 .( 1)

Hệ số kể đến cơ tính của vật liệu Z M

Tra bảng 6.5/96 – tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1.Chọn Z M=274

- Hệ số hình dạng bề mặt tiếp xŒc

2 sin ( ¿ 2.20 )=1,762

theo bảng 6.11/213 – cơ sở thiết kế máy – NHL Chọn K Hα=1,13

Theo bảng 6.5/Trang 211 – Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc

22.Tính hệ số Y F 3 và Y F 4 .

Theo công thức 6.80 trang 265 [1], ta được:

σ F 4=2.T3 K F Y F 4

b w 4 d w 4 m =2.613804,546 1,365 3,56

85.296.2 =127,11

(Thỏa điều kiện uốn )

24.Phân tích lực tác dụng lên cơ cấu

Phân tích lực tác dụng lên các bộ truyền trực tiếp trên sơ đồ động

 Bảng thông số cấp chậm

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC VÀ THEN

 Giới hạn chảy σ ch =580 MPa

 Trị số ứng suất cho phép, tra bảng 10.5/195 tính toán thiết kế hệdẫn dộng cơ khí : [σ]= ¿ 67 MPa

 Ứng suất xoắn cho phép [τ]=(15 ÷30), ch n ọ [τ1]=15 MPa ;[τ2]=20 MPa ;[τ3]=30 MPa

2 Tính giá trị đường kính đầu ngõng trục.

Chọn theo tiêu chuẩn: d1=30 mm

Chọn theo tiêu chuẩn: d2=40 mm

Chọn theo tiêu chuẩn: d3=50 mm

 Chọn sơ bộ bề rộng ổ lăn b0 tương ứng với đường kính trục d theo bảng 10.2/189 TTTKCK

- Khoảng cách từ mặt mŒt ổ đến thành trong của hộp k2=7

- Khoảng cách từ một nŒt của chi tiết quay đến nắp ổ k3=15

- Chiều cao nắp ổ và đầu bulông h n=20



 Chiều dài mayơ

 Chiều dài mayơ bánh răng trụ:

l m =(1,2 …1,5) d

- Chiều dài mayơ bánh răng 1 trên trục I là:

Ta chọn lại chiều dài mayơ của 4 bánh răng như sau:

l m Z1=b w 1 =45 (mm) (Vì chiều dài mayơ nhỏ hơn bề rộng bánh răng)

l m Z

2=b w 2 =56(mm)

l m Z3=b w 3 =85 (mm) (Vì chiều dài mayơ nhỏ hơn bề rộng bánh răng)

l m Z

4=b w 4 =80(mm) (Vì chiều dài mayơ nhỏ hơn bề rộng bánh răng)

 Chiều dài mayơ bánh đai là:

Sử sụng khớp nối vòng đàn hồi để nối trục.

tra bảng 16.1/58 tập 2 với máy trộn chọn k = 1,5

T3=613804,546 Nmm=613,8Nm

 T t =613,8 ×1,5 920,7= Nm tra bảng 16.10a,b/68 tập 2

1.2 Xác định đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm

Theo công thức (10.15) và (10.16) trang 194 [1], ta có:

d A 1 = 3

√ M tdA

0,1×[σ] = 3

√61314,78 0,1×67 = 20,92 mm

d B 1 = 3

√ M tdB

0,1×[σ] = 3

√85807,74 0,1×67 = 23,40 mm

d C 1 = d D 1 = 3

√ M tdC

0,1×[σ] = 3

√141382,16 0,1×67 = 27,63mm

d E 1 = 3

√ M tdE

0,1×[σ] = 3

√ 0 0,1×67 = 0 mm

d C1B1 = 3

√ M td C1B1

0,1×[σ] = 3

√124809,78 0,1×67 = 26,51 mm

Chọn d j theo tiêu chuẩn trang 195 [1] (các vị trí lắp then phải tăng thêm 5% độ lớn đường kính):

Chọn d C 1 = d D 1 =32 mm (đoạn trục lắp bánh răng)

d B 1=25 mm (đoạn trục lắp ổ lăn)

d A 1 = 22 mm (đoạn trục lắp bánh đai)

d C1B1 = 30 mm (đoạn trục từ ổ lăn đến bánh răng)

d C 1 D 1 = 34 mm (đoạn trục giữa hai bánh răng)

1.5 Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm của trục.

theo kết cấu biểu đồ moment ta thấy các tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra

Trong đó: hệ số an toan cho phép, thông thường [s]=1,5 2,5÷

S σj và S τj – Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại tiết diện j

 Kích thước của then bằng bảng 9.1a/173 [1]

 Trị số của moment cản xoắn bảng 10.6/196 [1] ở trục ta chọn có 2 rảnh then:

 Các trục được gia công trên máy tiện, tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt

R a =2,5 0.63 μm , do đó, theo bảng 10.8/197 [2] , hệ số tập trung ứng suất

ε σ

và K τ

ε τ

Bảng trị số của K σ /ε σ và K τ /ε τ đối với bề mặt trục lắp có độ dôi

Tiết diện Kích thước

d j

Kiểu lắp K σ /ε σ K τ /ε τ

 Do lắp tại các tiết diện này, trên cơ sở đó, dùng giá trị lớn nhất trong hai giá trị của K σ

ε σ

để tính K σdj và giá trị lớn hơn trong hai giá trị của K τ

ε τ

để tính K τdj

 Xác định hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp S σj theo công thức 10.20, σ mj=0 , ψ σ=0,1

Trong đó: hệ số an toan cho phép, thông thường [s]=1,5 2,5÷

 Tính tiết diện lắp bánh răng C1 .d=32mm, T=70800,227Nmm

 ứng suất xoắn τ aj thay đổi theo chu kỳ mạch dộng, do đó:

 Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp S τj theo công thức 10.21,

τ mj =τ aj , ψ τ=0,05

S τj= τ−1

K τdj τ aj +ψ τ τ mj

= 214,9482,08×6,56+0,05 ×6,56=15,38

 Hệ số an toàn S j phải thỏa điều kiện

Kết quả cho thấy tiết diện nguy hiểm trên trục đảm bảo an toàn về dộ bền mỏi

 Tính tiết diện lắp ổ lăn B1 d=25mm, T=70800,227 Nmm

 Trị số của moment cản xoắn bảng 10.6/196 [2] ở ổ lăn ta chọn tiết diện tròn: w j=π d j

 ứng suất xoắn τ aj thay đổi theo chu kỳ mạch dộng, do đó:

- τ aj= T j

2W oj= 70800,227

2× 3067,96 =11,54 MPa

 trị số của K σdj và K τdj

 Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp S τj theo công thức 10.21,

 Phương trình cân bằng moment trong mặt phẳng YOZ tại gối A:

2.1Xác định đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm

Theo công thức (10.15) và (10.16) trang 194 [2], ta có:

d A 2 = d E 2 = 3

√ 0 0,1×67 = 0 mm

d B 2 = d D 2 = 3

√ M tdB

0,1×[σ] = 3

√244230,69 0,1×61 = 34,21 mm

d C 2 = 3

√ M tdC

[ ] = 3

√458579,36 = 42,21 mm

d A 2 B 2 = 3

√ M tdC

0,1×[σ] = 3

√223362,30 0,1×61 = 33,21 mm

Chọn d j theo tiêu chuẩn trang 195 [1] (các vị trí lắp then phải tăng thêm 5% độ lớn đường kính):

Chọn d C 2 = 45 mm (đoạn trục lắp bánh răng)

d B 2 = d D 2 =40 mm (đoạn trục lắp bánh răng)

d A 2 =35 mm (đoạn trục lắp ổ lăn)

2.4 Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm của trục.

theo kết cấu biểu đồ moment ta thấy các tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra

Trong đó: hệ số an toan cho phép, thông thường [s]=1,5 2,5÷

S σj và S τj – Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại tiết diện j

 Các trục của hộp giảm tốc đều quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, do đó:

 Kích thước của then bằng bảng 9.1a/173 [1]

 Trị số của moment cản xoắn bảng 10.6/196 [1] ở trục ta chọn có 2 rảnh then:

 Các trục được gia công trên máy tiện, tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt

R a =2,5 0.63 μm , do đó, theo bảng 10.8/197 [1] , hệ số tập trung ứng suất

ε σ

và K τ

ε τ

Bảng trị số của K σ /ε σ và K τ /ε τ đối với bề mặt trục lắp có độ dôi

Tiết diện Kích thước

d j

Kiểu lắp K σ /ε σ K τ /ε τ

 Do lắp tại các tiết diện này, trên cơ sở đó, dùng giá trị lớn nhất trong hai giá trị của K σ

ε σ

để tính K σdj và giá trị lớn hơn trong hai giá trị của K τ

ε τ

để tính K τdj

 Xác định hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp S σj theo công thức 10.20, σ mj=0 , ψ σ=0,1

Trong đó: hệ số an toan cho phép, thông thường [s]=1,5 2,5÷

 Tính tiết diện lắp bánh răng C2 .d=45mm, T=35400,114Nmm

 ứng suất xoắn τ aj thay đổi theo chu kỳ mạch dộng, do đó:

- τ aj= T j

2W oj=231223,203

2× 17867,11 =6,47 MPa

 trị số của K σdj và K τdj

 Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp S τj theo công thức 10.21,

Kết quả cho thấy tiết diện nguy hiểm trên trục đảm bảo an toàn về dộ bền mỏi

 Tính tiết diện lắp bánh răng B2 và D 2 d=40mm, T=115611,6 Nmm

 ứng suất xoắn τ aj thay đổi theo chu kỳ mạch dộng, do đó:

 Hệ số an toàn S j phải thỏa điều kiện.

Dt là đường kính vòng tròn đi qua tâm các chốt của nối trục đàn hồi

Từ bảng 16.10a trang 68 [2] với T = 613,805546 Nmm ta chọn D = 130 (mm)3 0

 Phương trình cân bằng moment trong mặt phẳng YOZ tại gối A:

3.1 Xác định đường kính trục tại các tiết diện nguy hiểm

Theo công thức (10.15) và (10.16) trang 194 [2], ta có:

M tdj = √M2xj +M2yj

+0,75 × T2j

d B 3 = 3

√ M tdB

0,1×[σ] = 3

√667479,12 0,1×55 = 49,51 mm

d C 3 = 3

√ M tdC

0,1×[σ] = 3

√557228,59 0,1×55 = 46,62 mm

Chọn d j theo tiêu chuẩn trang 195 [2] (các vị trí lắp then phải tăng thêm 5% độ lớn đường kính):

Chọn

46,62≤ d C3 D 3<50 => d C 3 D3=49 (đoạn trục từ ổ lăn đến khớp nối)

d C 3=50 mm (đoạn trục lắp ổ lăn).

d B 3 =55 mm (đoạn trục lắp bánh răng)

d D 3 =48 mm (đoạn trục lắp khớp nối)

d A 3 B 3 =52 mm (đoạn trục giữa ổ lăn và bánh răng)

3.4 Xác định hệ số an toàn ở các tiết diện nguy hiểm của trục.

theo kết cấu biểu đồ moment ta thấy các tiết diện nguy hiểm cần được kiểm tra

Trong đó: hệ số an toan cho phép, thông thường [s]=1,5 2,5÷

S σj và S τj – Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp và hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại tiết diện j

 Kích thước của then bằng bảng 9.1a/173 [1]

 Trị số của moment cản xoắn bảng 10.6/196 [1] ở trục ta chọn có 2 rảnh then:

 Các trục được gia công trên máy tiện, tại các tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt

R a =2,5 0.63 μm , do đó, theo bảng 10.8/197 [1] , hệ số tập trung ứng suất

Bảng trị số của K σ /ε σ và K τ /ε τ đối với bề mặt trục lắp có độ dôi

 Do lắp tại các tiết diện này, trên cơ sở đó, dùng giá trị lớn nhất trong hai giá trị của K σ

ε σ để tính K σdj và giá trị lớn hơn trong hai giá trị của K τ

ε τ để tính K τdj

Tiết diện Kích thước

d j

Kiểu lắp K σ /ε σ K τ /ε τ

 Xác định hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp S σj theo công thức 10.20, σ mj=0 , ψ σ=0,1

Trong đó: hệ số an toàn cho phép, thông thường [s]=1,5 2,5÷

 Tính tiết diện lắp bánh răng B3 Có d=55mm, T= 613804,546 Nmm

 ứng suất xoắn τ aj thay đổi theo chu kỳ mạch dộng, do đó:

 Xác định hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp S σj theo công thức 10.20, σ mj=0 , ψ σ=0,1

S σj= σ−1

K σdj σ aj +ψ σ σ mj

= 370,63,07× 32,74 +0,1 ×0=3,69

 Hệ số an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp S τj theo công thức 10.21,

Kết quả cho thấy tiết diện nguy hiểm trên trục đảm bảo an toàn về dộ bền mỏi

 Tính tiết diện lắp ổ lăn C 3 Có d=50mm, T= 613804,546 Nmm

 ứng suất xoắn τ aj thay đổi theo chu kỳ mạch dộng, do đó:

- τ aj= T j

2W oj=613804,546

2× 21491,1 =14,28 MPa

 trị số của K σdj và K τdj