Đồ án chi tiết máy trường Đại học Nguyễn Tất Thành

Đồ án môn học CHI TIẾT MÁY Đồ án môn học CHI TIẾT MÁY LỜI NÓI ĐẦU Chi tiết máy là môn khoa học nghiên cứu các phương pháp tính toán và thiết kế các chi tiết máy có công dụng chung Môn học Chi Tiết Máy.

LỜI NÓI ĐẦU

Chi tiết máy là môn khoa học nghiên cứu các phương pháp tính toán vàthiết kế các chi tiết máy có công dụng chung Môn học Chi Tiết Máy có nhiệm vụtrình bày những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý cũng như phương pháp tínhtoán các chi tiết máy có công dụng chung, nhằm bồi dưỡng cho học viên khả nănggiải quyết những vấn đề tính toán và thiết kế các chi tiết máy, làm cơ sở để vậndụng vào việc thiết kế máy Chi tiết máy là môn kỹ thuật cơ sở quan trọng, là bản

lề kết nối giữa những kiến thức về khoa học kỹ thuật cơ bản với phần kiến thứcchuyên môn

Trong nội dung một đồ án môn học, được sự chỉ bảo hướng dẫn tận tình

của thầy giáo , tôi đã hoàn thành bản thiết kế Hệ dẫn động băng tải với

hộp giảm tốc bánh răng trụ nghiêng hai cấp Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn chếnên không tránh khỏi sai sót Tôi rất mong tiếp tục được sự chỉ bảo, góp ý kiến củagiáo viên và các bạn

Tôi cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn đối với thầy giáo và các

thầy giáo trong khoa đã giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án này./

TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2022

SINH VIÊN THỰC HIỆN

MỤC LỤC

Chương 1: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC 10

1.1 Tính toán chọn động cơ 10

1.2 Phân phối lại tỉ số truyền 11

Bảng thông số 12

Chương 2: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI 13

2.1 Chọn loại đai 13

2.2 Đường kính bánh đai thứ I 13

2.3 Đường kính bánh đai thứ II 14

2.4 Xác định chiều dài đai sơ bộ 14

2.5 Khoảng cách trục chính xác theo chiều dài đai tiêu chuẩn 14

2.6 Kiểm nghiệm khoảng cách trục chính xác 15

2.7 Góc ôm đai 15

2.8 Chọn số dây đai Z 15

2.9 Độ dày đai 16

2.10 Chiều rộng bánh đai và đường kính ngoài bánh đai(t63-SHD) 16

2.11 Lực tác dụng lên trục 17

2.12 Ứng suất lớn nhất sinh ra trong đai 17

2.13 Tuổi thọ đai 18

2.14 Bảng thông số đai 18

Chương 3: THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG 19

3.1 Chọn vật liệu 19

3.2 Giới hạn mỏi tiếp xúc 19

3.3 Giới hạn uốn 19

3.4 Số chu kì làm việc cơ sở: 19

3.5 Ứng suất tiếp xúc cho phép 20

3.6 Ứng suất uốn cho phép 20

3.7 Khoảng cách trục của bộ truyền bánh răng 21

3.7.1 Khoảng cách trục sơ bộ 21

3.7.2 khoản cách trục theo tiêu chuẩn 21

3.8 Tính toán thông số răng của bánh răng 21

3.8.1 Mô đun răng 21

1.8.2 Số răng của bánh 1 22

3.8.3 Số răng của bánh 2 22

3.8.4 Góc nghiêng răng 22

3.8.5 Chiều cao răng 22

3.8.6 Khe hở hướng kín 22

3.8.7 Góc lượn chân răng 22

3.8.8 Góc ăn khớp 22

3.8.9 Chiều rộng vành răng 22

3.8.10 Vận tốc bánh răng 23

3.9 Tính toán các đường kính của bánh răng: 23

3.9.1 Đường kính vòng chia 23

3.9.2 Đường kính vòng lăn 23

3.9.3 Đường kính vòng đỉnh khi bánh răng ăn khớp ngoài 23

3.9.4 Đường kính vòng đỉnh khi ăn khớp trong 23

3.9.5 Đường kính vòng đáy khi ăn khớp ngoài 23

3.9.6 Đường kính vòng đáy khi ăn khớp trong 24

3.10 So sánh độ bền uốn 24

3.10.1 Ứng suất uốn tính toán 24

3.10.2 Kiểm nghiệm độ bền uốn 24

3.10.3 Kiểm nghiệm giá trị ứng suất tiếp xúc 25

3.11 Các lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng: 25

3.11.1 Lực dọc trục 25

3.11.2 Lực vòng có ích 25

3.11.3 Lực tác dụng lên trục 25

3.12 Bảng thông số hình học của bánh răng 26

Chương 4:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 27

4.1 Trục I 27

4.1.1 Chọn vật liệu thiết kế trục 27

4.1.2 Lực tác dụng lên trục 27

4.1.3 Đường kính trục sơ bộ 27

Hình 4.1 Khoảng cách giữa các chi tiết trên trục I 28

Biểu đồ moment Trục I 29

4.2 Xác định các đường kính trên trục 30

4.2.1 Đường kính trục lắp bánh răng 30

4.2.2 Đường kính trục tại bánh đai 31

4.2.3 Đường kính trục tại ổ lăn 31

Hình 4.2 Các Đường kính trên trục I 32

4.2.4 Hệ số an toàn theo ứng suất uốn 32

4.2.5 Hệ số an toàn theo ứng suất xoắn 33

4.3 Chọn rãnh then bằng cho trục có 34

4.3.2 Chọn thông số then bánh đai 34

Hình 4.3 Thông số then bánh đai 34

4.3.3 Chọn thông số then cho bánh răng 35

Hình 4.4 Thông số then bánh răng 35

4.4 Trục II 36

4.4.1 Chọn vật liệu thiết kế trục là thép C45 36

4.4.2 Đường kính trục sơ bộ 36

Hình 4.5 Khoảng cách giữa các chi tiết trục II 37

4.4.3 Phản lực tác dụng lên trục và vẽ biểu đồ moment 37

Biểu đồ moment trục II 38

4.5 Xác định các đường kính trên trục 39

4.5.1 Đường kính trục lắp bánh răng 39

4.5.2 Đường kính trục tại ổ lăn 40

Hình 4.6 Các đường kính trên trục II 41

4.6 Kiểm nghiệm trục 41

4.6.1 Hệ số an toàn theo ứng suất uốn 41

4.6.2 Hệ số an toàn theo ứng suất xoắn 42

4.7 Chọn rãnh then bằng cho trục có 42

4.7.1.Chọn thông số then khớp nối 43

Hình 4.7 Thông số then khớp nối 43

4.7.2 Chọn thông số then của bánh răng 44

Hình 4.8 Thông số then bánh răng trục II 44

Chương 5: TÍNH TOÁN CHỌN Ổ LĂN 45

5.1 Trục I 45

5.1.1 Chọn ổ lăn theo đường kính trục 45

5.1.2 Tải trọng quy ước Q 45

5.1.3 Thời gian làm việc 45

5.1.4 Khả năng tải động 45

5.2 Trục II 46

5.2.1 Chọn ổ lăn theo đường kính trục 46

5.2.2 Tải trọng quy ước Q 46

5.2.3 Thời gian làm việc 46

5.2.4 Khả năng tải động 47

5.2.5 Chọn ổ lăn đỡ chặn cỡ siêu nhẹ kí hiệu 46111 47

Chương 6: CHỌN KHỚP NỐI 48

Chương 7: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VỎ HỘP GIẢM TỐC 49

7.1 Bảng thông số 49

7.2 Thông số khác của hộp giảm tốc 51

7.3 Các chi tiết phụ 51

7.3.1 Chốt định vị 51

Hình 7.1thông số chốt định vị 51

7.3.2 Que thăm dầu 51

Hình 7.2 Thông số que thăm dầu 51

7.3.3 Nút tháo dầu 52

7.3.4 Nắp cửa thăm 52

Hình 7.3 Thông số nắp cửa thăm 53

7.3.5 Nút thông hơi 53

7.3.6 Bu lông vòng 53

Chương 8: BÔI TRƠN HỘP GIẢM TỐC VÀ Ổ LĂN 54

8.1 Bôi trơn hộp giảm tốc 54

8.2 Bôi trơn ổ lăn 54

Chương 9: BẢNG TRA DUNG SAI LẮP GHÉP 55

CHƯƠNG 1 CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN

1 Chọn động cơ điện

- Công suất trên trục công tác:

- Hiệu suất chung của hệ dẫn động:

Tra bảng 2.3 trang 19 tài liệu [1] , ta chọn

: hiệu suất bộ truyền xích

 br 0,96 : hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

 ol 0,99 : hiệu suất 1 cặp ổ lăn

: hiệu suất bộ truyền đai

- Công suất cần thiết của động cơ: CT 2.8 trang 19 tài liệu [1]

10,5

12, 49

lv ct

uh – tỉ số truyền của hộp giảm tốc, chọn uh = 2

ux – tỉ số truyền của bộ truyền xích, ux = 4

uđ – tỉ số truyền của bộ truyền đai, uđ =2

3 Tính toán các thông số động học

3.1 Tính công suất trên các trục

Công suất trên các trục có kết quả như sau: Công thức trang 49 tài liệu [1]



3.2 Tính toán tốc độ quay của các trục: Công thức trang 49 tài liệu [1]

ndc = 1420v/p

1

142

/ )2

0710

dc d

Moment xoắn T(Nmm) 83999,6 158045,8 300219,7 1129223

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 = 11,16 (kW)

+ Số vòng quay trục chủ động: n= 355 (v/p)

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

+ Mômen xoắn trên trục dẫn: T=300219,7 (N.mm)

2.1.1 Chọn số răng của đĩa xích

Số răng trên đĩa xích dẫn: z1 = 29 - 2.ux= 29 - 2.4 = 21 răng

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)

40 1,13 355

0

n

n K n

→ Pt = P.K.Kz.Kn = 11,16.1,25.1,19.1,13= 18,71 (kW)

Tra Bảng 5.5 theo điều kiện Pt < [P] chọn [P] =19(kW)

25, 4( ) 7,95( ) 22,61( )

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

-Vận tốc trung bình của đĩa xích:

3536,18 3

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)

1 1

2 2

Fr = kxFt= 1,15.3536,18= 4066,6(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 = 12,49kW; n = 1420 v/p; u =2

- 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

[P o ]= 4kW (Tra bảng 4.19)

2.2.7 Lực căng ban đầu F 0 :

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

0 0 0 1,6.138 220,8

Kiểm tra lực căng: F0≥

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:

1 0

Bảng 2.2 Thông số của bộ truyền đai thang

Sai lệch tỉ số truyền so với yêu cầu 0,62%

Góc nghiêng đường nối hai tâm bánh đai 153,020

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

0Lực tác dụng lên trục (N) Fr = 1717,65N

2.3 Thiết kế bộ truyền trong hộp giảm tốc (bộ truyền bánh răng )

Điều kiện làm việc của bộ truyền bánh răng trụ thẳng

+ Mômen xoắn trên trục dẫn: T1= 158045,8 (Nmm)

Bánh nhỏ: C45 tôi cải thiện, độ cứng 250HB, σch1=580MPa

Bánh lớn: C45 tôi cải thiện, độ cứng 240HB, σch2=450MPa

2.3 2 Xác định ứng suất cho phép

2.3 2.1 Ứng suất tiếp xúc cho phép:

a Bánh răng nhỏ:

lim 1

[ ]

o H

H

Z Z K K S

o H H

570

1,1

o H

b Bánh răng lớn:

lim 2

[ ]

o H

H

Z Z K K S

o H H

F

Y Y K K S

N



Với: NFO=4.106

Y Y K K S

2.3 2.3 Ứng suất quá tải cho phép

+ Ứng tiếp xúc quá tải cho phép: [σH]max = 2,8.σch = 2,8.450 =1260 (MPa)+ Ứng suất uốn quá tải cho phép: [σF1]max = 0,8.σch1 = 0,8.580 = 464 (MPa)[σF2]max = 0,8.σch2 = 0,8.450 = 360 (MPa)

2.3 3 Tính toán bộ truyền

.

H a

2.140

2 2 1

a cos z

Bảng các thông số của bánh răng và bộ truyền cấp nhanh

1= b2 +5=61mm

da2 = d2 + 2m = 186 + 2.2 = 190 (mm)Đường kính đáy răng df df1 = d1 - 2,5m = 94 -2,5.2= 89 (mm)

2.3 4 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc làm việc:

 

1 2 1

'

2.158045,8.1, 25 2 1

52.2 94

.

Ứng suất uốn sinh ra:

2

'

107,

)

MPa

Pa

MPa Y

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ TRỤC - THEN - KHỚP NỐI - Ổ LĂN Điều kiện làm việc của trục:

Mômen xoắn trên trục 1: T1= 158045,8 (Nmm)

Mômen xoắn trên trục 2: T2= 300219,7 (Nmm)

3.1 Thiết kế trục

Hình 4.1 Sơ đồ hộp giảm tốc một cấp 3.1.1 Chọn vật liệu chế tạo trục:

Dùng thép C45 thường hoá có: σb = 600 (Mpa) [τ] = 12÷20 (Mpa)] = 12÷20 (Mpa)

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

a Đường kính trục sơ bộ:

Đường kính sơ bộ trục I:  

3 1

158045,

( )

0, 2 0, 2.1

8 37,5 5

T



Hình 4.2 phân tích lực 3.1.4 Xác định trị số và chiều các lực từ chi tiết quay tác dụng lên trục:

a Trục 1: Lực tác dụng lên bánh răng nhỏ

1 1 w1

t

t t r

0 4

Hình 4.3 biểu đồ mômen của trục 1

Mômen uốn tương đương:

+Tại A: M tdA  131404,120,75.1580462 18973 (9 Nmm)

M d

* Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

- Tại tiết diện D (lắp bánh răng): [s]=1,5( trang 195 [1])

sσj-hs an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp tại tiết diện j

sτ] = 12÷20 (Mpa)j- hs an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại tiết diện j

3 1,7

j

dj aj

s K

32

1 5 2

9, 73

C j

τ] = 12÷20 (Mpa)aj=

158045,8 ( ) 38 10.5.(38 5)

.

22,18 2

Kτ] = 12÷20 (Mpa)dj=Kτ] = 12÷20 (Mpa)/ε) = 180.τ] = 12÷20 (Mpa)+0,06=1,64+0,06= 1,7 (B10.11 kiểu lắp k6 [1])

Trong đó: Kσ, Kτ] = 12÷20 (Mpa) tra (B10.12 [1]) (phay rãnh then bằng dao phay ngón)ε) = 180.σ, ε) = 180.τ] = 12÷20 (Mpa) tra (B10.10[1])

Tại vị trí có then, tra (B10.11 [1]) (k6) có giá trị Kσ/ε) = 180.σ, Kτ] = 12÷20 (Mpa)/ε) = 180.τ] = 12÷20 (Mpa) lớn hơn nêndùng giá trị trong bảng (B10.11 [1])để tính

- Tại tiết diện A (lắp ổ lăn): [s]=1,5 (trang 195 [1])

sσj-hs an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp tại tiết diện j

sτ] = 12÷20 (Mpa)j- hs an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại tiết diện j

3,5834,5

j

dj aj

s K

X Y B

j j

d

M W

0 4

td

M d

Hình 4.4 biểu đồ mômen của trục 2

* Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

- Tại tiết diện C (lắp bánh răng): [s]=1,5 (trang 195 [1])

sσj-hs an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp tại tiết diện j

sτ] = 12÷20 (Mpa)j- hs an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại tiết diện j

j

dj aj

s K

.

9

j j

18

9, 48 2

j

C

j oj

Kτ] = 12÷20 (Mpa)dj=Kτ] = 12÷20 (Mpa)/ε) = 180.τ] = 12÷20 (Mpa)+0,06=1,64+0,06=1,7 (B10.11 kiểu lắp k6)

Trong đó: Kσ, Kτ] = 12÷20 (Mpa) tra (B10.12) (phay rãnh then bằng dao phay ngón)

sσj-hs an toàn chỉ xét riêng ứng suất pháp tại tiết diện j

sτ] = 12÷20 (Mpa)j- hs an toàn chỉ xét riêng ứng suất tiếp tại tiết diện j

1 261, 6 2,12 8, 732 4, 29

j

dj aj

s K

8,7 2

3

X Y B

j j

d

M W

- Ta cần kiệm nghiệm mối ghép và độ bền dập theo c.t(9.1)

F k

b.Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ.

- Vì ổ B chịu tải trọng lớn hơn nên tính toán tại B

b.Tính kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ.

- Tại ổ B:

Yo = 0,5 (Bảng 11.6/tr221)

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ VỎ HỘP CHỌN CÁC CHI TIẾT PHỤ 4.1 Kích thước hộp giảm tốc đúc

Tên gọi Biểu thức tính toán Chọn

Chiều dày: Thân hộp, δ

Chiều dày bích thân hộp, S3

(Bảng 18.2/tr88)Phụ thuộc kết cấu

72 mm

75 mm

90 mm

45 mmM6 x 4

Phụ thuộc kết cấu

110 mm

110 mm

135 mm67,5 mmM8 x 4

Tên gọi Biểu thức tính toán Chọn

(Bảng 18.2/tr88)Phụ thuộc kết cấu

120 mm

140 mm

170 mm

85 mmM10 x 6

26 mm

60 mm

80 mmKhe hở giữa các chi tiết:

Bánh răng với thành trong hộp, Δ

Đỉnh bánh răng lớn với đáy hộp

Mặt bên các bánh răng với nhau

Chọn nắp quan sát có kích thước như hình vẽ:

4.2.2 Nút thông hơi (Bảng 18-6)

Khi làm việc, nhiệt độ trong hộp tăng lên, để giảm áp suất và điều hòa, traođổi không khí trong và ngoài hộp ta dùng nút thông hơi Nút thông hơi được lắptrên nắp cửa thăm hoặc ở vị trí cao nhất của hộp Hình dạng và kích thước cơ bảncủa nút như sau:

4.2.3 Nút tháo dầu (Bảng 18-7)

Sau một thời gian làm việc, dầu bôi trơn chứa trong hộp bị bẩn hoặc bị biếnchất Do đó ta cần phải thay dầu mới cho HGT Để tháo dầu cũ, ở đáy hộp ta để lỗ

tháo dầu Để tháo dầu được dễ dàng, đáy hộp ta làm dốc về phía có lỗ tháo dầu Tại

vị trí tháo dầu, ta phay lõm xuống một chút

4.2.4 Que thăm dầu (H 18-11)

Hộp giảm tốc được bôi trơn bằng cách ngâm dầu và bắn tóe nên lượng dầutrong hộp phải đảm bảo điều kiện bôi trơn Để biết được mức dầu trong hộp ta cần

có thiết bị chỉ dầu Ở đây ta sử dụng que thăm dầu để kiểm tra mức dầu Hình dạng

và kích thước cơ bản của que thăm dầu như hình vẽ A0

4.2.5 Bulong vòng (Bảng 18-3a)

Để nâng, vận chuyển HGT, trên nắp và thân thường được lắp thêm bu lôngvòng hoặc chế tạo vòng móc Ta chọn cách chế tạo bu lông vòng trên nắp hộpgiảm tốc Sử dụng Bulong vòng M10

4.2.6 Chốt định vị (B18.4c)

Để đảm bảo vị trí tương đối giữa nắp, thân trước và thân sau khi gia côngcũng như khi lắp ghép, ta dùng 2 chốt định vị Nhờ có chốt định vị, khi xiết bulông không làm biến dạng vòng ngoài của ổ (do sai lệch vị trí tương đối của nắp vàthân), do đó loại trừ được một trong các nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng

Sử dụng 2 chốt định vị: Chiều dài: L=45,4(mm) ; Đường kính: d=8(mm)

4.2.7 Vòng phớt (Bảng 15-17)

Được dùng khá rộng rãi do có kết cấu đơn giản, thay thế dễ dàng Dùng đểchặn không khí từ ngoài vào hộp giảm tốc Tuy nhiên có nhược điểm là chóng mòn

và ma sát lớn khí bề mặt trục có độ nhám cao

Để ngăn cách mỡ trong bộ phận ổ với dầu trong hộp thường dùng các vòngchắn mỡ (dầu) Vòng gồm từ 2 đến 3 rãnh tiết diện tam giác Cần lắp sao cho vòngcách mép trong thành hộp khoảng 1 đến 2mm Khe hở giữa vỏ (hoặc ống lót) vớimặt ngoài của vòng ren lấy khoảng 0,4mm.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Trịnh chất - Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khítập 1 NXB Giáo dục, tái bản lần thứ 11, năm 2012

[2] Trịnh chất - Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động cơ khítập 2 NXB Giáo dục, tái bản lần thứ 11, năm 2012

[3] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB giáo dục, Đại học quốc gia

TP Hồ Chí Minh, năm 2004