(TIỂU LUẬN) đồ án cơ sở THIẾT kế máy CHỌN ĐỘNG cơ và PHÂN PHỐI tỉ số TRUYỀN

Đồ án môn học chi tiết máy với nội dung thiết kế hệ dẫn động cơ khí, cụthể ở đây là thiết kế hệ dẫn động động cơ, bộ truyền đai, bộ truyền bánh răng trụthẳng, khớp nối, băng tải.Đồ án mô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN

CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Thanh Tùng Sinh viên thực hiện : Bùi Đức Huy

: 1851222621 MSV

Hà Nội, 6-2021

KHOA CƠ KHÍ 2

LỜI MỞ ĐẦU 6

PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ TRUYỀN 3

1.1 Chọn động cơ 3

1 1 1 1.1 .1.2 .1.3 Xác định công suất động cơ 3

Xác định số vòng quay sơ bộ 3

Chọn động cơ 4

1.2 Lập bảng thông số kĩ thuật 4

1 1 1 2.1 Xác định tỉ số truyền của hệ dẫn động 4

.2.2 Phân phối tỉ số truyền của hệ dẫn động (ut) cho các bộ truyền 4

.2.3 Xác định công suất, mômen xoắn và số vòng quay các trục 4

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI THANG 6

2 2 2 2 2 2 2 2 1 Chọn tiết diện đai: 6

.2 Chọn đường kính đai 6

.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục a 7

.4 Xác định chính xác khoảng cách trục 7

.5 Xác định số đai 8

.6 Xác định thông số cơ bản bánh đai 8

.7 Xác định lực căng ban đầu và tác dụng lên trục 9

.8 Bảng thông số bộ truyền đai 10

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG 11

3 3 1 Chọn vật liệu bánh răng 11

.2 Xác định ứng suất cho phép 11

3

3

3

3

3

3

.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục bộ truyền bánh răng trụ 12

.4 Xác định thông số ăn khớp 13

.5 Xác định chính xác ứng suất cho phép 14

.6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng 15

.6.1 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc 15

.6.2 Kiểm nghiệm độ bền uốn 17

.7 Xác định các thông số khác của bộ truyền 19

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TRỤC 21

4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 1 Chọn vật liệu chế tạo trục 21

.2 Xác định lực và phân bố lưc tác dụng lên trục 21

.2.1 Bộ truyền bánh răng trụ thẳng 21

.2.2 Bộ truyền đai 21

.2.3 Khớp nối 22

.3 Xác định sơ bộ khoảng cách trục 22

.4 Xác định chiều dài mayo 22

.1.1 Trục II 23

.4.2 Trục I 27

.5 Kiểm nghiệm trục 30

.5.1 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi 30

.5.2 Kiểm nghiệm trục về độ bền tĩnh 33

PHẦN V TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THEN VÀ Ổ LĂN 34

5 5 1 Tính mối ghép then 34

.2 Chọn ổ lăn và kiểm nghiệm ổ lăn 35

CHƯƠNG VI: KẾT CẤU VỎ VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ 40

.1 Tổng quan về vỏ hộp 40 6

6

6

.2 Thiết kế vỏ hộp 40

.3 Một số chi tiết khác: 43

.4 Một số chi tiết phụ 46

6 6 6 4.1 Các chi tiết cố định trên ổ trục 46

.4.2 Các chi tiết điều chỉnh lắp ghép 47

.4.3 Các chi tiết lót bộ phận ổ 48

6.5 Bôi trơn HGT 50

PHẦN VII: DUNG SAI LẮP GHÉP VÀ BÔI TRƠN 50

7 7 7 1 Dung sai lắp ghép và lắp ghép ổ lăn 50

.2 Bôi trơn hộp giảm tốc 51

.3 Bảng dung sai lắp ghép 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

LỜI MỞ ĐẦU

Đồ án môn học chi tiết máy với nội dung thiết kế hệ dẫn động cơ khí, cụthể ở đây là thiết kế hệ dẫn động động cơ, bộ truyền đai, bộ truyền bánh răng trụthẳng, khớp nối, băng tải.

Đồ án môn học chi tiết máy với bước đầu làm quen với công việc tínhtoán, thiết kế các chi tiết máy trong lĩnh vực cơ khí nhằm nâng cao kỹ năng tínhtoán, hiểu sâu hơn về kiến thức đã học

Nội dung đồ án môn học chi tiết máy bao gồm:

Chọn động cơTính toán bộ truyền trong và bộ truyền ngoài Thiết kế trục và chọn ổ lăn

Tính toán vỏ hộp và các chi tiết khác

Đồ án môn học chi tiết máy là tài liệu dùng để thiết kế chế tạo các hệ dẫnđộng cơ khí, nhưng đây không phải là phương án tối ưu nhất trong thiết kế hệdẫn động do những hạn chế về hiểu biết và kinh nghiệm thực tế

Trong quá trình làm đồ án được sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cô trong

bộ môn, đặc biệt là ThS Phạm Thanh Tùng, đã giúp em hoàn thành xong đồ ánmôn học của mình Do đây là đồ án đầu tiên của khóa học và với trình độ vàthời gian có hạn nên trong quá trình thiết kế không thể tránh khỏi thiếu sót xảy

ra, em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô trong bộ môn để em hiểubiết hơn về hộp giảm tốc bánh răng trụ răng thẳng cũng như các kiến thức vềthiết kế các hộp giảm tốc khác

Em xin chân thành cảm ơn!

Đề 1.5: Động cơ–khớp nối- bộ truyền bánh răng trụ thẳng – khớp nối –

Đường kính tang quay băng tải

Thời gian phục vụ (năm)

2201803

Điều kiện bôi trơn

PHẦN I: CHỌN ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỈ SỐ

TRUYỀN

1.1.1 Xác định công suất động cơ

- Công suất lớn nhất trong các công suất tác dụng lâu dài trên trục máycông tác:

2.514

1

u2

377.82 4.5-

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI

THANG

2.1 Chọn tiết diện đai:

- Thông số đầu vào:

- Kiếm tra sai lệch tỉ số truyền:

Đường kính ngoài bánh đai:

2.8 Bảng thông số bộ truyền đai

140 Đường kính bánh đai nhỏ

149,12 178,66 1377,72 38

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN

BÁNH RĂNG TRỤ RĂNG THẲNG

3.1 Chọn vật liệu bánh răng

- Do không có yêu cầu gì đặc biệt và theo quan điểm thống nhất hóa trong thiết

kế, ở đây chọn vật liệu 2 cấp bánh răng như nhau

Bánh răng trụ răng thẳng => [σ H sb] = 418,18 (MPa)

Trong đó: Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám mặt làm việc: ZR = 1

Hệ số xét đến độ nhạy của vật liệu với sự tập trung ứng suất:

3.6 Kiểm nghiệm bộ truyền bánh răng

3.6.1 Kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc

răng trụ răng thẳng là 8, tra bảng 6.7, 6.13 ,6.14 và phụ lục 2.3 ta được:

Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

trụ răng thẳng là 8

Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên chiều rộng vành răng

Hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng trên các cặp răng đồng thời ăn

Hệ số tải trọng động xuất hiện trong vùng ăn khớp khi tính về uốn

- Kiểm nghiệm về độ bền uốn:

F = F = F a1 a2 t1 tan β= 0

17031

Đường kính chân răng bánh dẫn

Đường kính chân bánh bị dẫn

Lực hướng tâm

28059,5275.5816.91

Lực vòng Ft 1827.35

0

NN

- Trục tải nặng hoặc trục đặt trên ổ trượt quay nhanh dùng thép hợp kim thấmCacbon

4.2 Xác định lực và phân bố lưc tác dụng lên trục

- Lực hướng tâm tác dụng lên trục:

- Trục II: d = (0,3 0,35) a => Lấy d = 55 (mm) (a khoảng cách trục).II II

4.4 Xác định chiều dài mayo

- Xác định khoảng cách giữa các điểm đặt lực và chiều dài các đoạn trục:Trục 1: k = 1

+

i = 2….s là số chi tiết quay (3)

- Chiều dài ổ lăn:

- Biểu đồ nội lực và mô phỏng trục 2:

- Tính Momen tại tiết diện nguy hiểm:

- Tính đường kính tiết diện nguy hiểm:

0,1.54,5+

- Tính Momen tại tiết diện nguy hiểm:

(N.mm)

0 +0 =0

Mtd11= √M 11 2+0,75.T211 =√0 2 +0 2 = 0 (N.mm)

Mtd 10 = √M 1 02+0,75.T 210=√49425,7 2 +0,75.56474,25 2 = 69533,6 (N.mm)+ M = 12 √ ¿ ¿ = √0 +0 =0 2 2 (N.mm)

Mtd 12 = √M 22+0,75 T212= √0,75.56474,25

=48908,3 (N.mm)

2 1

4.5.1 Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

Kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo được độ bền mỏi yêu cầu nếu hệ số an toàntại các chi tiết nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau:

s s τj

và : hệ số kích thước (bảng 10.4/tr198[1])

Ϭ a,Ϭ m: biên độ và trị số trung bình của ứng suất pháp tại tiết diện

Đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theo chu kì đối xứng:

M

j

τ , τ a m:biên độ và trị số trung bình của ứng suất tiếp tại tiết diện j

-Đối với tiết diện tròn

Các thông số đầu vào trong việc kiểm nghiệm trục:

000

105

125

125

12

53.5

0

1649425.7

00

8493.520

11648

11648

D22 0.81

D20 0.81

0.92 0.89

S o 5.21604 #DIV/0! 5.6787471

7.75891 13.08811 12.543011

#DIV/0!

10.50 1

τ =T max/(0,2d3 )

Ϭtd1 ¿ [Ϭ ]

Ϭtd2 ¿ [Ϭ ]

Kết

luận: Cả hai trục thỏa mãn điều kiện bền tĩnh.

PHẦN V TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THEN VÀ Ổ LĂN

5.1 Tính mối ghép then

Chọn then bằng theo bảng 9.1[1]

*

0,250,4

D13D22D23

Kết

luận: Then thỏa mãn.

5.2 Chọn ổ lăn và kiểm nghiệm ổ lăn

* Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1

=> Thỏa mãn khả năng tải động

Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

* Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ lăn

V – hệ số kể đến vòng nào quay, ở đây vòng trong quay: V = 1

 Khả năng tải động của ổ lăn

C d 21=Q 21 √m L=2,071 96,72 9,51kN√3 =

⇒C =max C ,C d 20 ) =9,51kN ≤ C

(

Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ lăn

 Tra bảng B11.6Tr221[1] cho ổ bi đỡ 1 dãy ta được:

CHƯƠNG VI: KẾT CẤU VỎ VÀ CÁC CHI TIẾT PHỤ

-Bảo đảm vị trí tương đối giữa các chi tiết, bộ phận máy

Tiếp nhận tải trọng các chi tiết lắp trên vỏ

Đựng dầu bôi trơn, bảo vệ các chi tiết

b) Chỉ tiêu thiết kế

-Độ cứng cao

Khối lượng nhỏ

c) Cấu tạo, vật liệu

- Cấu tạo: thành hộp, nẹp hoặc gân, mặt bích, gối đỡ,…

1

Chiều dày, eChiều cao, h

Bề rộng bích nắp và

Kích thước Đường kính ngoài và Trục 1: D1 = 62 mm

h xác định theo kết cấu,phụ thuộc tâm lỗ bulông vàkích thước mặt tựa

Mặt đế hộp Chiều dày: khi không

loại hộp giảm tốc, lượngGiữa mặt bên các bánh dầu bôi trơn trong hộp

• Chức năng: nhờ có chốt định vị, khi xiết bu lông không làm biến dạngvòng ngoài của ổ (do sai lệch vị trí tương đối của nắp và thân) do đó loạitrừ được các nguyên nhân làm ổ chóng bị hỏng

Tên chi tiết: Cửa thăm

• Chức năng: để kiểm tra quan sát các chi tiết trong hộp khi lắp ghép và để

đồ dầu vào hộp, trên đỉnh hộp có làm cửa thăm Cửa thăm được đậy bằngnắp, trên nắp có nút thông hơi

• Thông số kích thước: tra bảng [18.5,2-92] ta được:

d.Nút thông hơi

Tên chi tiết: nút thông hơi

 Chức năng: khi làm việc nhiệt độ trong hộp tăng lên Để giảm áp suất vàđiều hòa không khí bên trong và bên ngoài hộp người ta dung nút thônghơi

 Thông số kích thước: tra bảng 18.6Tr93[2] ta được

M 27× 2 15 30 15 45 36 32 6 4 10 8 22 6 32 18 36 32

e Nút tháo dầu

Tên chi tiết: nút tháo dầu

 Chức năng: sau 1 thời gian làm việc dầu bôi trơn có chứa trong hộp bịbẩn (do bụi bẩn hoặc hại mài…) hoặc dầu bị biến chất Do đó cần phảithay dầu mới, để tháo dầu cũ, ở đáy hộp có lỗ tháo dầu, lúc làm việc lỗnày bị bít kín bằng nút tháo dầu

 Thông số kích thước (số lượng 1 chiếc): tra bảng 18.7Tr93[2] ta được

f Kiểm tra mức dầu

Tên chi tiết: Que thăm dầu

 Que thăm dầu:

Chức năng que thăm dầu: dùng để kiểm tra mức dầu, chất lượng dầu bôitrơn trong hộp giảm tốc Để tránh sóng dầu gây khó khăn cho việc kiểmtra, đặc biệt khi máy làm việc 3 ca, que thăm dầu thường có vỏ bọc bênngoài

Số lượng: 1 chiếc

3

12 9 6 30

-Khi vận tốc nhỏ (0,8~1,5 m/s):

hmax = 1/6 bánh kính bánh răng cấp nhanh =35 mm

hmin = (0,75~2) h = 10mm

Đặc điểm: chắc chắn và đơn giản

Nhiệm vụ: Đệm được giữ chặt bằng vít và dây néo

Chọn loại đếm chắn mặt đầu là loại cố định mặt đầu vòng trong ổ bằng 1 vít.Vật liệu đệm: thép CT3

Vật liệu tấm hãm: thép CT2

Kích thước đệm chắn mặt đầu: tra bảng 15.3, ta có:

Kích thướcbulông

76

-.4.2 Các chi tiết điều chỉnh lắp ghép

Nhiệm vụ: Điều chỉnh khe hở khi lắp ghép các chi tiết, tạo độ dôi ban đầu (ổlăn)

Đặc điểm: dễ thay thế, đơn giản và chống mòn

Phân loại: cố định và điều chỉnh được khe hở

 Thông số kích thước: tra bảng 15.17Tr50[2] ta được

a=6 ÷ 9(mm), t =2÷ 3(mm),b=2 ÷ 5(mm)(lấy bằng gờ trục)

Đệm bảo vệ

6.5 Bôi trơn HGT

- Các bộ truyền cần được bôi trơn liên tục nhằm:

Giảm mất mát công suất vì ma sát

Đảm bảo thoát nhiệt

Đề phòng các chi tiết máy bị han gỉ

- Việc lựa chọn phương pháp bôi trơn HGT phụ thuộc vào vận tốc vòng của bộtruyền.

Bôi trơn bằng ngâm dầu

+

+ Chiều sâu ngâm dầu khoảng 1/6 đến 1/4 bán kính bánh răng

PHẦN VII: DUNG SAI LẮP GHÉP VÀ BÔI TRƠN

7.1 Dung sai lắp ghép và lắp ghép ổ lăn

 Lắp vòng trong của ổ lên trục theo hệ thống lỗ cơ bản và lắp vòng ngoàivào vỏ theo hệ thống trục cơ bản

 Để các vòng không trượt trên bề mặt trục hoặc lỗ khi làm việc, ta chọnkiểu lắp trung gian với các vòng không quay và lắp có độ dôi với cácvòng quay

 Tra bảng 20-12, 20-13 ta được:

+ Lắp ổ lên trục là: k6+ Lắp ổ lên vỏ là: H7

a Lắp bánh răng lên trục:

dụng then bằng Mối ghép then thường không được lắp lẫn hoàn toàn dorãnh then trên trục thường được phay thường thiếu chính xác Để khắcphục cần cạo then theo rãnh then để lắp

 Lắp bánh răng lên trục theo kiểu lắp trung gian:

H 7

k 6

∅

b Dung sai mối ghép then

Sai lệch giới hạn của chiều rộng then:

Bôi trơn trong hộp

Theo cách dẫn dầu bôi trơn đến các chi tiết máy, người ta phân biệt bôitrơn ngâm dầu và bôi trơn lưu thông, do các bánh răng trong hộp giảm tốcđều có vận tốc v<12 m/s ( ) nên ta bôi trơn bánh răng trong hộp bằngphương pháp ngâm dầu





Với vận tốc vòng của bánh răng trụ thẳng : v = 2,77 (m/s)

 tra bảng 18.11Tr100[2], ta có được độ nhớt để bôi trơn là :

5 8

7Centistoc ứng với nhiệt độ50℃

Theo bảng 18.13Tr101[2] ta chọn được loại dầu AK-20

 Bôi trơn ngoài hộp

Với bộ truyền ngoài hộp do không có thiết bị nào che đậy nên dễ bị bám bụi

do đó bộ truyền ngoài ta thường bôi trơn định kỳ

 Bôi trơn ổ lăn : Khi ổ lăn được bôi trơn đúng kỹ thuật, nó sẽ không bị màimòn, ma sát trong ổ sẽ giảm, giúp tránh không để các chi tiết kim loạitiếp xúc trực tiếp với nhau, điều đó sẽ bảo vệ được bề mặt và tránh đượctiếng ồn

Thông thường các ổ lăn đều có thể bôi trơn bằng dầu hoặc mỡ, nhưng trongthực tế thì người ta thường bôi mỡ vì so với dầu thì mỡ bôi trơn được giữ trong

ổ dễ dàng hơn, đồng thời có khả năng bảo vệ ổ tránh tác động của tạp chất và độ

ẩm Ngoài ra mỡ được dùng lâu dài ít chịu ảnh hưởng của nhiệt độ theo bảng

7.3 Bảng dung sai lắp ghép

Trục

Trục I

Vị trí lắpTrục lắp bánhđai

Ø 125 H 7

Trục và vòngchắn dầu

Trục và bánhrăng

Ø 40+0,021 0,100 +0,002

Vỏ và vòngngoài ổTrục và bạclót

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 1 – Nhà xuất bản giáo dục;PGS.TS – Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển

Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí – tập 2 – Nhà xuất bản giáo dục;PGS.TS – Trịnh Chất – TS Lê Văn Uyển

2

3

4

Dung sai lắp ghép - Nhà xuất bản giáo dục ; PGS.TS Ninh Đức Tốn